DE1524494B2 - Verfahren zur erkennung von auf einem kontrastierenden hintergrund befindlichen zeichen - Google Patents

Description

die Verwendung von Paaren von Zeichenmasken, von denen jeweils die eine ein Bezugssignal und die andere ein die Helligkeit des betrachteten Abtastbereiches kennzeichnendes erstes Ausgangssignal erhält, ergibt sich eine besondere Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Zeichenerkennung. Dies gilt auch dann, wenn die Helligkeitsdifferenz zwischen Zeichenbereich und Hintergrund sehr gering ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer optischen Zeichenerkennungsanlage,

Fig. 2 eine Teilansicht der in Fig. 1 dargestellten Retina, zusammen mit einem Schaltbild eines Videoverstärkers und eines Teils einer Schaltmatrix,

Fig. 3 einen Amplitudenkorrelator mit zugehörigen Zeichenmasken nach der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Verstärkers, eines Detektors und eines Bestimmungsgenerators,

größere Höhe als irgendein in der Zeichenerkennungsanlage zu lesendes Zeichen. Die größere Höhe ist verwendet, um vertikale Änderungen in der Registerhaltigkeit zwischen aufeinanderfolgenden Bildern und der Retinaanordnung 10a auszugleichen. Hierbei ist das größte Bild irgendeines Zeichens, welches auf die Retinaanordnung 10a projiziert wird, willkürlich auf eine Höhe von sechzehn Zellen festgelegt. Dadurch kann hinter der Schalteranordnung 14

ίο eine sehr viel kleinere Anzahl von Kanälen vorgesehen sein, als es in der Reihe der Videoverstärker 12 der Fall ist. Genauer gesagt gehen nur zweihundertundacht Ausgangskanäle 15 von der Schalteranordnung 14 aus. Das entspricht einem Mosaik 10 c in der oberen Anordnung 10 a, welches sechzehn Zellen hoch und dreizehn Zellen breit ist. Die Schalteranordnung 14 ist über Kanäle 16 gesteuert. Die Schalter sind derart gesteuert, daß zu irgendeiner gegebenen Zeit die Kanäle 15 mit dem Bruchteil der

Fig. 5 die Verbindung der in den Fig. 2 bis 4 20 Kanäle 13 verbunden sind, die von dem Mosaik 10c

angegebenen Schaltungen,

Fig. 6 das Schaltbild eines Vertikalanalysierers nach Fig. 1,

Fig. 7 ein Schaltbild, in dem die in dem System nach Fig. 6 verwendete Konstruktion gezeigt ist,

F i g. 8 die in F i g. 1 verwendeten Schalter,

Fig. 9 ein Diagramm der Signale, wie sie beider Arbeitsweise der Anordnung nach der Erfindung auftreten.

Allgemeine Beschreibung

Fig. 1 zeigt ein
erkennungsanlage, in

Blockschaltbild einer Zeichender die Bilder aufeinander-

herrühren, in dem ein gegebenes Zeichen zentriert ist. Die Schalter der Schalteranordnung 14 müssen dynamisch erregt werden, damit sie in der Lage sind, während des Vorbeigangs eines gegebenen Bildes an der Retina umzuschalten.

Die Steuerfunktionen für das Schalten werden auf "*'~den Kanälen 16 als Ergebnis der Arbeitsweise eines vertikalen Analysiersystems erzeugt, der eine Reihe von ODER-Gattern enthält, von denen eines, das ODER-Gatter 20, in Fig. 1 dargestellt ist. Für jede der achtundvierzig Zellenreihen in der Retina 10 ist ein ODER-Gatter vorgesehen. Aus Gründen der Einfachheit ist nur ein Kanal des vertikalen Analysiersystems in Fig. 1 dargestellt. Jedes ODER-Gatter

folgender Zeichen auf eine Retina 10 aus einer zwei- 35 liefert ein Eingangssignal für eine Reihenanalysierdimensionalen Anordnung von Fotozellen projiziert einheit 21, die wiederum einen Vertikalanalysierer werden. Das Erkennungsverfahren für jedes der auf- 22 treibt, welcher wiederum eine Einheit 23 zur Ereinanderfolgenden Zeichen, wenn sich diese entlang mittlung der Zeichenspitze und eine Einheit 24 zur der Fläche der Retina bewegen, besteht darin, daß Ermittlung des Zeichenfußes speist. Die Einheiten 23 dem Zeichen entsprechende Signale auf einem von 4° und 24 dienen dann dazu, kodierte Ausgangssignale einer Vielzahl von Ausgangskanälen 11 zur Zeit er- für eine Subtraktionseinheit 25 zu liefern,
zeugt werden, wenn sich kein ähnliches Signal auf Das Ausgangssignal der Einheit 23 ist so kodiert,

irgendeinem anderen Ausgangskanal befindet. Ist daß es die Zellenreihe identifiziert;- auf welcher die dies eier i-all, dann wird jedes Ausgangssignal nur Spitze eines gegebenen Zeichens registriert ist. Die die Registrierung eines Zeichens durch die RetinaΊ0" 45 Subtraktionseinheit 25 erzeugt ein kodiertes Ausanzeigen. _. gangssignal, welches die Höhe des Zeichens wieder-In Fig. 1 besteht die Retina 10 aus einer Anord- gibt. Ein Divisionsvorgang wird in einer Einheit 26 nung von Fotozellen, von denen jede aus einer nicht durchgeführt. Das kodierte A-usgahgssignal der Eindargestcllten Quelle von einem Strom durchflossen heit 26 ist proportional der halben Höhe des Zeiwird, der von der auf sie fallenden Lichtmenge ab- 5° chens, welches mit der oberen Anordnung 10 a regihängig ist. In der dargestellten Form enthält die striert wurde. Das kodierte Ausgangssignal aus der Retina 10 eine obere Anordnung 10a aus dreizehn Einheit 23,'welches die Lage der Zeichenspitze anSpalten und achtundvierzig Reihen oder eine Ge- zeigt, wird weiterhin einer Subtraktionseinheit 27 samtzahl von sechshundertvierundzwanzig Zellen. zugeführt. Das Signal der Einheit 26 wird von dem Eine zweispaltige Zeiiensuchanordnung 10 b erstreckt 55 Signal der Einheit 23 subtrahiert, um auf einer Aussich unterhalb der Anordnung 10 a entlang deren gangsleitung 28 ein Signal zu erzeugen, welches die rechtem Rand. Mit Hilfe einer geeigneten optischen Zellenreihe anzeigt, auf der sich die Mitte des und die Zeichen eines Druckerzeugnisses bewegen- Zeichens befindet. Dieses Signal wird einem Kodeden Einrichtung werden die Bilder der Zeichen auf wandler 30 zugeführt. Das Ausgangssignal des Kodedie Retina 10 projiziert, wobei sie in Fig. 1 von ⁶° wandlers 30 wird zur selektiven Betätigung der Karechts nach links bewegt werden. näle 16 einer Schaltersteuerung 31 zugeführt. Diese Eine Reihe von Videoverstärkern 12 ist mit dem dient dazu, Schalter in den Kanälen zu schließen, die Ausgang der Retina verbunden. Für jede Zelle ist mit den Zellen in dem Mosaik 10c verbunden sind, ein derartiger Videoverstärker vorgesehen. Aus- Die Kanäle 15 sind somit nur mit denjenigen Kagangskanäle 13, die von der Reihe der Videoverstär- 65 nälen 13 verbunden, die von den Zellen innerhalb ker 12 kommen, führen zu einer Schalteranord- des Mosaiks 10 c stammen.

nung 14. Die Kanäle 15 laufen von der Schalteranordnung

Die Anordnung 10a in der Retina 10 besitzt eine 14 zu Amplitudenkorrelationseinheiten 35, in denen

jedes Ausgangssignal mit dem Mittelwert der Ausgangssignale der Zellen aus einem Bereich verglichen wird, der unmittelbar um die dem Ausgangssignal entsprechende Zelle liegt. Für jede der zweihundertundacht Zellen in dem Mosaik 10 c ist ein Amplitudenkorrelator vorgesehen. Jeder Amplitudenkorrelator erzeugt zwei Ausgangsspannungen, eine digitale und eine analoge Spannung. Jede Zelle wird mit den sie umgebenden Zellen verglichen. Zum Beispiel wird in dem Amplitudenkorrelator für die Zelle m 4 das Ausgangssignal der Zelle wz 4 mit einem Summensignal verglichen, welches den Mittelwert der Ausgangssignale aus den zwanzig Zellen innerhalb eines Schwellenbereichs 10 d, der durch eine dunkle Linie gekennzeichnet ist, wiedergibt.

Jeder der Amplitudenkorrelatoren führt seine beiden Ausgangssignale jedem Maskenpaar aus einer Vielzahl von Zeichenmaskenpaaren zu, die durch eine Einheit 36 symbolisiert sind. Die Zahl der Zeichenmaskenpaare ist gleich der Gesamtzahl der verschiedenen zu erkennenden Zeichen. Ausgangskanäle 37, die von der Einheit 36 herkommen, führen zu einer Reihe gesteuerter Verstärker 38, welche auf Kanälen 39 Signale erzeugen, die einer Reihe von Detektoren 40 zugeführt werden. Die Kanäle 11, die von den Detektoren 40 ausgehen, können dann mit geeigneten Speichereinrichtungen oder Rechensystecien verbunden sein, die auf aufeinanderfolgend^" Signale auf den Kanälen 11 ansprechen. Die Ausgangssignale auf den Kanälen 11 können auf verschiedene Weise verarbeitet werden. Am üblichsten ist ein Zählvorgang der numerischen Daten, die von aufeinanderfolgenden und von der Retina 10 abgetasteten Dokumenten erhalten werden. Diese Vorgänge werden von Einheiten ausgeführt, z. B. einem Rechner 41 für einen allgemeinen oder einen speziellen Zweck.

Die Registerhaltigkeit zwischen den Bildern von Zeichen in aufeinanderfolgenden Zeilen eines gegebenen Dokuments und der Retina 10 kann durch bekannte Dokumenttransportsysteme herbeigeführt werden. Derartige Systeme bilden keinen Teil dervorliegenden Erfindung. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß das mechanische Einbringen einer gedruckten Seite nicht vollständig mit der Genauigkeit gesteuert werden kann, die notwendig ist, urn. jede Zeile genau ins Register mit einer Retina"zu bringen, deren Höhe nur der Höhe des projizieren Bildes entspricht. Bei dem vorliegenden System wird über eine große Retina 10 und über Informationen, die über die Kanäle 136 und die ODER-Gatter 20 zugeführt sind, ein äquivalentes System erzeugt, in dem die genaue Registerhaltigkeit mit einer Retina herbeigeführt wird, deren Höhe gleich der Bildhöhe ist. Weiterhin verschiebt die Schaltersteucrung 31 bei einer großen Retina im Falle einer schräg gestellten Zeile die Verbindungen zwischen den Kanälen 13 und 15 für aufeinanderfolgende, sich an der Retina 10 vorbeibewegende Bilder, so daß jedes ins Register mit der Retina 10 gebrachte Zeichen genau identifiziert werden kann. Weiterhin werden die Schalter 14 während der Registerhaltigkeit jedes Zeichens umgeschaltet, um eine teilweise Registerhaltigkeit einer Zeichenspitze oder eines Zeichenfußes mit einer gegebenen Reihe von Zellen zu erfassen.

Wenn Material mit einfachem Zeilcnabstand von der Retina abgetastet wird, können zwei Bilder, von denen das eine über dem anderen angeordnet ist, zur selben Zeit mit der oberen Anordnung 10a im Register sein. Der Kode auf der Leitung 28 ist, wie später beschrieben wird, so gewählt, daß nur das Mosaik der Zeichenspitze für zwei oder mehr Bilder auf der Retina 10 durch die Schalteranordnung 14 mit dem Entscheidungsteil des Systems verbunden wird.

Weiterhin kann die Spitze eines gegebenen Bildes, welches sechzehn Zellen hoch ist, auf die Mitte einer Zellenreihe fallen. Der Fuß derartiger Bilder würde nur die obere Hälfte der Zellen in einer Reihe bedecken, die sich siebzehn Reihen unterhalb der Spitze des Bildes befindet. Eine genaue Registerhaltigkeit, wie sie zwischen dem Mosaik 10 c und dem gezeigten Zeichen 4 in Fig. 1 dargestellt ist, ist ungewöhnlich. Aus diesem Grund liefert eine Einheit 42 eine Steuerspannung, die dem Kodewandler 30 zugeführt wird. Dadurch erscheint für jede Lage eines mit der Anordnung 10 α ins Register gebrachten Zeichens ein Signal aus einem Maskenpaar, welches drei in Abhängigkeit von der Arbeitsweise der Einheit 42 zeitlich verschobene Komponenten besitzt. Die erste derartige Komponente kann den Ausgangssignalen entsprechen, die auf der Einstellung der Schalteranordnung 14 für die berechnete Bildmittellage basieren, d. h. für den Kode auf der Leitung 28. Unmittelbar danach werden die Schalter durch die Arbeitsweise der Einheit

42 umgeschaltet, so daß das Mosaik 10 c eine Zellenreihe von der berechneten-Mittelreihe nach oben verschoben wird, um die zweite Komponente zu erzeugen. Danach wird das Mosaik nach einer Reihe unterhalb der berechneten Mittelreihe verschoben, so daß eine dritte Komponente erzeugt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß eine der drei Komponenten das maximale von einem gegebenen Zeichen für eine beliebige Bildlage auf der Retina erzeugbare Signal darstellt.

Mit dem erfindunsgemäßen Verfahren werden mit hohen Geschwindigkeiten Zeichen identifiziert, die zu Bildern gehören, welche seitlich an der Retina 10 vorbeibewegt werden. Die Zeitfolge in dem System wird in erster Linie von einem Signal aus einer Zeiteinheit

43 gesteuert. Bei dieser Ausführung wird so gearbeitet, daß eine Dokumentgeschwindigkeit von etwa 500 cm/sec an der Retina ejreicht wird. Für einen

, Zeichenabstand "auf dem bedruckten Dokument von etwa 0,21 cm von Mitte zu Mitte wird ein neues Bild etwa 420 ns ins Register mit der Retina 10 gebracht. Somit bewegen sich die Zeichen mit einer Geschwindigkeit von etwa 2400 _Zeichen/sec an der Retina 10 vorbei.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann kurz folgendermaßen im Prinzip beschrieben werden:

1. Die Retina 10 ist mehrfach höher als die Höhe des Bildes des größten zu analysierenden Zeichens.

2. Ein eigener Kanal führt von jeder Zelle der Retina 10 über Videoverstärker 12 zu der Schalteranordnung 14.

3. Der Verstärkungsfaktor der Videoverstärker 12 wird gesteuert, um auf den Kanälen 13 Ausgangssignale zu erzeugen, die sich in demselben Maße ändern, wenn von der Registrierung des schwärzesten Teils eines gegebenen Zeichenbildes zum Hintergrund des Zeichens übergegangen

wird. Diese Wirkung wird erzielt, obwohl der

Hintergrund sich von Seite zu Seite oder von Ort zu Ort von Weiß bis zu den verschiedensten grauen Schattierungen ändern kann.

4. Die Mittellage jedes Zeichens, welches auf die Retina 10 gebracht wird, wird mit Hilfe der Schalter 14 auf den Ausgangskanälen 15 zentriert.

5. Die Amplitudenkorrelatoren 35 vergleichen jeweils das Ausgangssignal aus einer Zelle im Mosaik 10 c mit dem Mittelwert ausgewählter, diese umgebender Zellen und erzeugen zwei Ausgangssignale, z. B. auf den Kanälen 35« und 35b, von denen eines im wesentlichen ein Bezugssignal ist und von denen das andere im wesentlichen ein analoges Signal ist.

6. Für jedes zu identifizierende Zeichen sind zwei Zeichenmasken vorgesehen.

7. Für jedes Paar von Zeichenmasken ist ein Detektor vorgesehen, der jedesmal ein Zeichenanwesenheitssignal erzeugt, wenn das Bild so auf der Retina liegt und ein Maskenausgangssignal oberhalb eines Schwellenwertes erzeugt. Eine Treppenspannung wird mit den Maskenausgangssignalen verglichen, die oberhalb des Schwellenwertes liegen. Das größte Maskenausgangssignal erzeugt ein erstes Zeichenanwesenheitssignal. Wenn eine ausgewählte Anzahl von zusätzlichen Stufen nicht in der Lage ist, ein zweites Zeichenanwesenheitssignal aus irgendeinem anderen Maskenausgangssignal zu erzeugen, wird die Zeichenerkennung beendet, land ein einziges Zeichenanwesenheitssignal auf einem der Kanäle 11, die zu dem Rechner 41 führen, wird angenommen und verwendet.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden allgemeinen Beschreibung wird nunmehr ein einziger, in den Fig. 2 bis 4 gezeigter Kanal beschrieben, der von der Retina 10 nach dem Rechner 41 läuft. Anschließend werden die Beziehungen dieses Kanals zu den übrigen Kanälen, die zu den Schaltereinheiten und zu denjenigen Kanälen führen, die in erster Linie der Herbeiführung einer Zeichenbestimmung dienen, erläutert.

Videoverstärker

In Fig. 2 ist ein Teil der Retina 10 mit einer Reihe von Videoverstärkern 12 dargestellt, die mit allen Wandlern der obersten Reihe der Retina IO verbunden sind. Jeder der Wandler in allen anderen Reihen b bis xx ist in ähnlicher Weise mit nicht dargestellten Videoverstärkern verbunden. Zum Beispiel ist der Wandler b 1 über einen Kanal 100 mit dem Eingang eines Videoverstärkers 101 verbunden.

Der Videoverstärker 101 hat einen zweiten Eingangskanal 102 a, über den von einem Oszillator 102 eine Frequenz von 600 kHz zugeführt wird. Der Videoverstärker 101 ist verstärkungsgesteuert, um auf einem Ausgangskanal 103 ein analoges Ausgangssignal zu liefern, welches sich von einer vorbestimmten minimalen Spannung bis zu einer vorbestimmten maximalen Spannung ändern, wenn die Zelle b 1 von der Erkennung eines schwarzen Bildes zu der eines Hintergrundbereichs übergeht. Der Verstärker 101 ist so gesteuert, daß die Ausgangsspannung, die der Intensität des Hintergrundes entspricht, im wesentlichen konstant ist, auch wenn Änderungen in der optischen Dichte des Hintergrundes eines Bildes auftreten. Der Verstärkungsfaktor ändert sich automatisch, so daß die Analogspannung, die der der Fotozelle dargebotenen Bildinformation entspricht, auf diesen konstanten Hintergrundwert bezogen wird, auch wenn sich die Hintergrunddichten und die optischen Bilddichten wesentlich bei aufeinanderfolgenden Bildern an der Retina ändern. Ein konstanter Bezugswert liefert eine Analoginformation zur letzten Entscheidung über die Identität eines gegebenen Zeichenbildes.
Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind die

ίο Versorgungsspannungen durch die Buchstaben A bis G bezeichnet, um verschiedene von einer geeigneten Spannungsquelle 104 abgenommene Spannungen anzudeuten. Alle Klemmen mit derselben Bezeichnung sind mit der entsprechenden Spannungsquelle der jeweiligen Größe und Polarität in der Einheit 104 verbunden.

Das Signal aus der Zelle b 1 wird über den Kanal 100 der Basis eines Transistors 105 zugeführt. Transistoren 106, 107 und 108 dienen dazu, das Signal aus der Zelle b 1 zu verstärken, um auf der Leitung 109 ein Modulationssignal zu erzeugen. Ein Regelwiderstand 110 ist mit der Zelle 6 1 in Reihe geschaltet, um das der Basis des Transistors 105 zugeführte Signal einstellen zu können. Dieser Regelwiderstand ist eingangs abgeglichen, um Änderungen in der Empfindlichkeit der verschiedenen Zellen auszugleichen. Das ermöglicht ,die Optimierung eines

·>— gegebenen Retinasystems, auch wenn die einzelnen, in der Retina verwendeten Fotozellen ungleichmäßige Empfindlichkeiten besitzen.

Ein zweiter Regelwiderstand 111 ist zwischen die Basis des Transistors 106 und die Klemme/i geschaltet. Der Regelwiderstand 111 wird justiert, um die Größe des Bezugs-Ausgangssignals auf der Leitung 109 für einen schwarzen Hintergrund in der Zelle b 1 einzustellen. Die Einstellung des Regelwiderstandes 111 legt die Vorspannung in dem Rückkopplungsverstärker 106, 107 fest. Der Vorspannungspunkt wird so eingestellt, daß ein Ausgangssignal aus dem Videoverstärker von — 1 V einem schwarzen Bild in der Zelle b 1 entspricht. Das Signal aus dem Rückkopplungsverstärker 106, 107 wird über die Leitung 109 einem Amplitudenmodulator 115 zugeführt.
Ein Trägersignal vom Oszillator- 102 durchläuft ein"en Verstärkungssteuerungsmodulator 116, dessen Ausgangssignal der Basis eines Eingangstransistors 117 des signalgesteuerten Modulators 115 zugeführt wird, der über das Modulationssignal auf der Leitung 109 gesteuert ist. Die signalmodulierte Trägerwelle wird dann über einen Kondensator 118 einem Detektorteil 119 zugeführt. Das Ausgangssignal von dem Detektor 119 wird einem Filterteil 120 zugeführt, der einen Ausgangstransistor 121 treibt. Der Ausgangskanal 103 ist mit dem Emitter des Ausgangstransistors 121 verbunden.

Ein Rückkopplungsweg für eine automatische Verstärkungsaussteuerung, welcher die Transistoren 122, 123 und 124 enthält, ist zwischen den Ausgangskanal 103 und den Verstärkungssteuerungsmodulator 116 geschaltet. Die Zeitkonstante des Verstärkungssteuerungsvveg ist asymmetrisch, und zwar kann die Verstärkung des Verstärkers plötzlich mit sehr hoher Geschwindigkeit abnehmen, wohingegen sie jedoch gezwungen ist, mit sehr viel geringerer Geschwindigkeit zuzunehmen. Daß heißt, der Kondensator 125 kann sehr schnell eine Ladung annehmen, indem er über den Transistor 123 gespeist wird. Die Ladung kann jedoch von dem Kondensator 125 nur über den

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Widerstand 126 abgegeben werden. Die Zeitkonstante nächst auf einen Schmutzfleck an einer Kante des des Kreises 125, 126 bestimmt somit die Geschwin- Dokuments eingestellt wäre, würde dann, wenn zum digkeit, mit der der Verstärkungsfaktor des Verstär- ersten Mal »Weiß« erscheint, der Verstärkungsfaktor kers zunehmen kann. Das Ausgangssignal des Tran- neu eingestellt werden. Wenn die gesamte Seite grau sistors 124 ist über einen Leiter 127 mit dem Eingang 5 wäre, würden nur geringe Einstellungen durchgeführt des Modulators 116 für die Verstärkungssteuerung werden, um die konstante Hintergrundspannung aufgekoppelt, rechtzuerhalten.

Der Videoverstärker 101 ist so gesteuert, daß der Zwischen den Einstellungen des Verstärkungs-Hintergrund um eine gegebene Folge von Zeichen, faktors ist das Signal am Ausgangskanal 103 ein die von der Zelle fei erfaßt wird, eingangs den Ver- io analoger Wert, der direkt proportional den Abstustärkungsfaktor des mit der Zelle b 1 verbundenen fungen von Grau oder Schwarz ist, die den Bild-Videoverstärker bestimmt. Dies wird durch Einstel- bereich des auf der Fotozelle liegenden Zeichens len des Potentials am Kondensator 125 auf einen wiedergeben. Ein extrem dunkler Bildbereich würde solchen Wert erreicht, der die maximale Ausgangs- ein Ausgangssignal von — 1 V zur Folge haben, wähspannung auf dem Kanal 103 vom Hintergrund un- 15 rend ein halbdunkler oder grauer Bildbereich ein Ausabhängig hält. Insbesondere ist der Verstärkungsfak- gangssignal von ungefähr + 5 V hervorrufen würde, tor des Verstärkers 116 direkt proportional dem Wiederum verhindert die Zeitkonstante der Elemente Strom durch den Transistor 124, ebenso wie der Ver- 125 und 126, daß der Videoverstärker versucht, die Stärkungsfaktor des Verstärkers 115 proportional dem sich schnell ändernde und auf der Fotozelle erschei-Strom durch den Transistor 108 ist. Wenn kein Licht 20 nende Bildinformation zu kompensieren,
auf die Fotozelle fällt, ist der Transistor 108 voll- Die Verstärkungsfaktor-Steuerung dient zur schlagständig gesperrt, wodurch der Verstärkungsfaktor artigen Verminderung des Verstärkungsfaktors, dades Verstärkers 115 auf Null reduziert wird. In die- mit das Ausgangssignal 10 V nicht übersteigt, unabsem Fall gibt es, unabhängig von irgendeinem Ein- hängig vom Hintergrund. Sie ermöglicht, daß der gangssignal vom Verstärker 116 zum Transistor 117, 25 Verstärkungsfaktor mit relativ, niedriger Geschwinkein Ausgangssignal. Dabei hat das Ausgangssignal digkeit anwachsen kann, um sich Abstufungen von auf der Leitung 103 etwa —IV, wodurch der Tr-aa- - Weiß nach Grau im Hintergrund anzupassen,
sistor 122 negativ vorgespannt und somit gesurrt ist. Die Steuerung eines Videoverstärkers in der vor-Bei gesperrtem Transistor 122 zieht der Transistor stehend beschriebenen Weise hat sich als außer-123 nur sehr wenig Strom, da seine Basis über einen 30 ordentlich geeignet für die Zeichenerkennung erwie-Widerstand 123 α mit Masse verbunden ist. Der Kon- sen. Jedes Video-Ausgangssignal wird automatisch densator 125 hat eine sehr geringe positive Ladung gesteuert, so daß es sich über denselben Bereich (von wegen des Basis-Emitter-Stroms des stark leitenden —IV bis 10 V) ändert, auch wenn der Hintergrund Transistors 124, und der Verstärkungsfaktor des Ver- sich von reinem Weiß nach verschiedenen dunklen stärkers 116 ist daher maximal. Somit ist der Video- 35 Schattierungen des Graus ändert. Mit einer derartig verstärker unmittelbar vor dem Beginn eines Abtast- gesteuerten Video-Ausgangsspannung kann die Ervorgangs durch die Retina in einem Zustand mit ma- kennung der verschiedenen Zeichen abhängig von ximalem Verstärkungsfaktor. den absoluten Werten der Video-Ausgangssignale

Wenn die Kante eines Dokuments erscheint, nimmt ausgeführt werden, wodurch es möglich wird, sowohl das Ausgangssignal auf der Leitung 103 infolge der 40 eine analoge Information als auch eine digitale Inhohen Verstärkungsfaktor-Einstellung des Video- formation zu verwenden.
Verstärkers schnell ein extrem hohes Potential an. In

dem Augenblick, in dem das Ausgangssignal auf der . Amplitudenkorrelator

Leitung 103 +10 V übersteigt, schaltet der Transi- ·

stör 122 wieder durch und lädt den Kondensaloc-125 45 Der Ausgangskanal 103 des Videoverstärkers ist über den Transistor 123, wodurch das Potential an mit der Eingangsklemme b 1 einer Schalteinheit 130-1 der Basis des Transistors 124 ansteigt und der Strom verbunden. In gleicher Weise sind die anderen Ausdurch den Transistor 124 verwendet wird. Dadurch gangskanäle mit entsprechenden Schalteinheiten, zu wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 116 und denen die Schaltereingangsklemmen b 2 bis b 13 geder Verstärkungsfaktor des gesamten Videoverstär- 5° hören und von denen nur die Schalterklemmen b 1 kers verringert. Wenn der Verstärkungsfaktor des und bl in Fig. 2 gezeigt sind, verbunden. Die Ar-Verstärkers 116 so weit verringert ist, daß das Aus- beitsweise der Steuerung der Schalter wird im eingangssignal 103 auf +10 V abfällt, dann sperrt der zelnen später beschrieben. Gegenwärtig genügt es anTransistor 122 und verhindert eine weitere Vermin- zugeben, daß bei Betätigung des Schalters 130-1 das derung des Verstärkungsfaktors. 55 Signal auf dem Kanal 103 einer Ausgangsleitung λ 1

Die Zeitkonstante der Elemente 125 und 126 er- zugeführt wird.

möglicht eine relativ langsame Zunahme des Ver- Die Leitung λ 1 läuft zu einem Eingangstransistor Stärkungsfaktors, so daß der Steuertransistor 122 den 132 eines Amplitudenkorrelators 133, wie es F i g. 3 Verstärkungsfaktor zurückstellen kann, wenn die zeigt. Der Amplitudenkorrelator hat im wesentlichen Fotozelle ein maximales, weißes Eingangssignal er- 60 zwei Funktionen. Die erste Funktion besteht darin, hält. Somit reduziert der Verstärker immer dann das Ausgangssignal aus dem Wandler b 1 mit dem automatisch seinen Verstärkungsfaktor, wenn auf die Ausgangssignal einer ausgewählten Gruppe von beFotozelle ein Eingangssignal gelangt, das weißer als nachbarten Wandlern zu vergleichen, so daß eine poder Hintergrund ist, auf den der Videoverstärker zu- sitive Bestimmung durchgeführt werden kann, ob das vor automatisch eingestellt war, indem er sich auf die 65 Signal aus dem Wandler b 1 als schwarzes Signal Größe des neuen Hintergrundes von neuem einstellt oder als weißes Signal ausgezeichnet werden soll. Oe und eine konstante Hintergrundspannung von + 10 V Signale werden so identifiziert, daß das Ausgangsaufrechterhält. Wenn der Verstärkungsfaktor zu- signal aus dem Wandler b 1 als schwarzes Signal be-

zeichnet wird, wenn dieser ein Feld erfaßt, welches dunkler ist als der Mittelwert der von den umgebenden Wandlern erfaßten Felder. Als weißes Signal wird das Ausgangssignal aus dem Wandler b 1 bezeichnet, wenn der Wandler b 1 einen Bereich erfaßt, der heller ist als der von den umgebenden Wandlern abgetastete mittlere Bereich.

Die zweite Funktion besteht darin, zwei Ausgangssignale zu liefern, die auf dem Ausgangssignal jedes Wandlers basieren. Eines der Ausgangssignale ist dabei eine Bezugsspannung, und das andere der Ausgangssignale ist ein Signal, welches analoge Informationen enthält und abhängig ist von der tatsächlichen Amplitude des Wandler-Ausgangssignals.

In dem Korrelatorkreis bilden Transistoren 132, 134, 135 und 136 einen ersten Differentialverstärker. Das Ausgangssignal aus dem Wandler b 1 wird der Basis des Eingangstransistors 132 zugeführt. Ein Summationssignal, welches dem Mittelwert einer ausgewählten Zahl von Wandlern, die den Wandler b 1 umgeben, entspricht, wird der Basis des Transistors 136 zugeführt. Zur Veranschaulichung ist ein Addiernetz 137 schematisch dargestellt, welches andeutet, daß seine Eingänge von den Nachbarbereichswandlern stammen. Jeder Korrelator ist so angeschlossen, daß er an einem Eingang ein Video-Ausgangssignal und an einem zweiten Eingang über ein derartiges Addiernetz ein Vergleichssignal von den ausgewählten Nachbarwandlern empfängt.

Um den im Differentialverstärker 132 bis 136 ausgeführten Vergleich besser verständlich zu machen, wird noch einmal auf Fig. 1 Bezug genommen. Es sei angenommen, daß der Wandler m 4 die Zelle ist, deren Ausgangssignal auf der Leitung /. 1 erscheint und der Basis des Transistors 132 zugeführt wird. Signale von allen übrigen Wandlern innerhalb des Nachbarbereichs 10 d würden in diesem Fall über das Addiernetz 137 der Basis des Transistors 136 zugeführt. Das Signal an der Basis des Transistors 136 stellt den Mittelwert der Ausgangssignale aller Wandler innerhalb des Nachbarbereichs 1Od dar, ausgenommen das Signal aus dem Wandler m 4. Hierdurch wird eine zuverlässige Anzeige erzeugt, ob der von dem Wandler m 4 abgetastete Bereich dunkler oder heller ist als der ihm umgebende Bereich. Es kann somit die Bezeichnung »Schwarz« oder »Weiß«.-deirf davon stammenden Signal zugeschrieben werden.

Liegt ein Wandler entweder in der Nähe der Seite oder in der Nähe der Spitze der Retina, dann kann es vorkommen, daß keine vollständige Ergänzung durch die umgebenden Wandler vorhanden ist, mit denen der Vergleich durchgeführt wird. In diesem Fall werden die Spannungen aus den nicht vorhandenen Wandlern dadurch ersetzt, daß dem Addiernetz Spannungen zugeführt werden, die vorzugsweise so eingestellt sind, daß sie einen Bereich mit nahezu weißem Hintergrund wiedergeben. Andererseits könnten die nicht vorhandenen Wandler auch vollständig vernachlässigt werden.

Ein Ausgangsleiter 138, der vom Differentialverstärker ausgeht, führt zu der Basis eines Pulsformertransistors 139. Der Emitter des Transistors 139 ist über eine Diode 140 mit dem Emitter eines Transistors 141 verbunden. Die Basis des Transistors 141 ist über eine Diode 141 a, die zu einer Spannungsklemme von — 6 V führt, vorgespannt. Die Basis ist außerdem über ein /?C-Netz 141 b mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors 141 ist an +24 V über einen Widerstand 141 c und an Masse über eine Diode 141 d gelegt. Wenn der Transistor 141 nicht leitet, neigt der Kollektor dazu, auf eine Spannung von 24 V anzusteigen. Er ist jedoch durch die Diode 141 d im wesentlichen auf Massepotential gehalten. Wenn der Transistor 141 leitend wird, liegt die minimale Größe des Ausgangssignals des Kollektors, die von der Basisspannung über die Diode 141 α gesteuert wird, auf einem Wert von —6 V.

ίο Der Kollektor des Transistors 141 ist mit der Basis eines Transistors 146 verbunden, der einen Eingang eines Differentialverstärkers 145 bildet. Somit wird die Spannung an der Basis des Transistors 146 auf Massepotential gehalten, wenn das Signal des Umgebungsbereichs an der Basis des Transistors 136 das Ausgangssignal des Wandlers an der Basis des Transistors 132 übersteigt. Die Basis des Transistors 146 wird auf einer Spannung von — 6 V gehalten, wenn das Signal des Umgebungsbereichs an der Basis des Transistors 136 geringer ist als das Wandlersignal am Transistor 132.

Der Emitter des Transistors 132 ist über ein RC-Netz 132 a mit dem Emitter eines Transistors 142 verbunden. Die Basis des Transistors 142 ist in derselben Weise vorgespannt wie die Basis des Transistors 141. Die Parameter des Stromkreises sind so, - daß die an einer Ausgangsleitung 143 auftretende ""Spannung immer gleich dem 0,6fachen Betrag der Differenz einer Spannung von 10 V minus der Spannung an der Basis des Transistors 132, d. h. gleich

ist. Widerstände 142« und 1426 sind so gewählt, daß die vorstehend genannte Beziehung immer die Beziehung zwischen den Spannungen auf den Leitungen λ und 143 wiedergibt. Die spezielle Beziehung gilt für eine genaue Arbeitsweise des Differentialverstärkerkreises 145 mit den angegebenen Parametern.

Somit ist die obige Beziehung in einem Stromkreis zur Ausführung der Vergleichsfunktion verwendet, welcher bei richtiger Spannung für den Differentialverstärker 145 arbeitet. Für einen Differentialverstärker, der"Ausgangsspannungen von Größen erzeugen soll, die sich unterscheiden von denjenigen, die in dem hier als Beispiel verwendeten Stromkreis gewählt sind, wird eine Differenzbeziehung benötigt.

Die Leitung 143 ist mit der Basis eines Transistors 144 verbunden. Die Spannung arTder Basis des Transistors 144 ist somit eine analoge Spannung, die von der Amplitude der Spannung am Transistor 132 abhängt. Die Transistoren 144, 146 des Differentialverstärkers 145 haben einen gemeinsamen Emitterwiderstand 145 a. Der Emitter des Transistors 144 ist in Reihe mit einem Transistor 147 geschaltet, dessen Emitter über den Widerstand 147 a mit einer — 15-V-Spannungsklemme verbunden ist. Die Basis des Transistors 147 ist mit der Basis eines Transistors 148 und über einen Widerstand 148 b mit einer — 15-V-Spannungsklemme verbunden. Der Transistor 148 ist in Reihe mit dem Emitter des Transistors 146 geschaltet. Der Transistor 144 ist über seinen Kollektor mit der Basis eines Ausgangstransistors 149 und über einen Widerstand 149 a mit einer + 24-V-Spannungsklemme verbunden. Der Kollektor des Transistors 146 ist mit der Basis eines Ausgangstransistors 150 und über einen Widerstand 150 α mit einer + 24-V-Spannungsklemme verbunden. Der KoI-

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lektor des Transistors 144 ist über den Widerstand die Spannung an der Basis des Transistors 149 nor-

144 α und eine Diode 144 b mit dem Emitter des malerweise auf demselben Wert wie die an der Basis

Transistors 150 verbunden. In gleicher Weise ist der des Transistors 150. Eine Änderung in dem durch

Kollektor des Transistors 146 über einen Widerstand den Transistor 144 fließenden Strom verursacht je-

146 α und eine Diode 146 b mit dem Emitter des 5 doch eine Änderung der Spannung an der Basis des

Transistors 149 verbunden. Transistors 149, so daß das Ausgangssignal am

Der Emitter des Transistors 149 ist mit einer Lei- Emitter, welches auf der Leitung 157 erscheint, sich

tung 157 verbunden, welche die weiße Ausgangslei- auf einem Wert befindet, der von der Größe des

tung für den Amplitudenkorrelator 133 darstellt. In Signals an der Basis des Transistors 144 abhängt. Das

gleicher Weise ist der Emitter des Transistors 150 io Signal auf der Leitung 157 hat eine Größe von

mit einer Leitung 158 verbunden, welche die + 6,5 V, wenn ein Signal von 5 V dem Transistor

schwarze Ausgangsleitung für den Korrelator 133 132 zugeführt wird. Wenn der Strom durch den

darstellt. Transistor 144 zunimmt, wird die Spannung am

Der Differentialverstärker 145 arbeitet in Abhän- Transistor 149 näher auf Masse abgesenkt, wobei

gigkeit von den Signalen, die den Basen der Transi- 15 sein Emitter folgt.

stören 144 und 146 zugeführt werden, um eine Aus- Wenn das Signal von 5 V am Transistor 132 gegangspannung auf der Leitung 157 zu erzeugen, die ringer ist als das Signal am Transistor 136, dann auf einer analogen, die Spannung an der Basis des wäre die Basis des Transistors 146 auf Massepoten-Transistors 132 wiedergebenden Höhe liegt, wenn tial. In dieem Fall ist die Basis des Transistors 146 letztere Spannung die Spannung an der Basis des 20 positiver als die Basis des Transistors 144, so daß Transistors 136 übersteigt, und um unter denselben eine wirksame Änderung im Stromfluß durch den Bedingungen eine Spannung auf der Leitung 158 zu Transistor 146 auftritt. Diese Änderung tritt in Form erzeugen, die als Bezugsgröße dient. Wenn die Span- eines Abfalls am Widerstand 150 a auf, so daß die nung an der Basis des Transistors 132 geringer ist als Spannung auf der Ausgangsleitung 158 sich von die Spannung an der Basis des Transistors 136, dann 25 der Bezugsspannung unterscheidet. Die Spannung muß die Ausgangsspannung auf der Leitung 158 auf auf der Leitung 158 wird bei + 6,5 V liegen. Infolge einem die Spannung an der Basis des Transistors 132 . der Wirkungsweise des Widerstandes 144« und der wiedergebenden, analogen Wert liegen, <und "die Diode 1446 bleibt der Stromfluß im Widerstand Spannung auf der Leitung 157 muß eine Bezugsspan- 149 a unverändert. Als Folge davon bleibt die Spannung sein. 30 nung am Transistor 149 unverändert, und die Span-

Es sei beispielsweise angenommen, daß die Span- nung auf der Leitung 157 liegt auf dem Bezugswert

nung an der Basis des Transistors 132 5 V beträgt von + 11,5 V.

und daß diese Spannung größer ist als die Spannung Das vorstehende Beispiel wurde gewählt, um zu

an der Basis des Transistors 136. In diesem Fall zeigen, wie eine Bezugsspannung und die analoge

würde die Spannung an der Basis des Transistors 144 35 Spannung auf jeder der Ausgangsleitungen erzeugt

werden können. Bei dem oben beschriebenen Aus-

[ — (10 —5) · 0,6 V] = — 3 V führungsbeispiel des Stromkreises wurden die in der

nachfolgenden Tabelle angegebenen Parameter versein. Die Spannung an der Basis des Transistors 146 wendet,
würde — 6 V betragen. In diesem Zustand ist die 40

Basis des Transistors 144 positiver als die Basis des Widerstand 141c 10 K

Transistors 146. Somit würde die Leitfähigkeit durch v

den Transistor 144 zunehmen, wodurch die Neigung Widerstand 142 a 1,62 K

besteht, den durch den Transistor 146 fließenden '. Widerstand 1426 ....'... ~.' 5,11 K

Strom zu vermindern. Ein Teil des durch den Tran- 45 nr M»_t, λλλ λ οτηον,™

ι . . η· η J Oi "Jj ιι '•ντΓ /\O-1NCIZ LtJL O ÖZU Vjnm,

sistor 144 fließenden Stroms wurde durch-den Tran- 5 Mikrofarad sistor 147 fließen. Der andere Teil würde durch den

Widerstand 145a und den Transistor 148 fließen, so Widerstand 145« _._. 3,01 K

daß der Strom durch den Transistor 148 konstant Widerstände 144α* Ϊ467Γ, 149a,

bleiben würde. Es würde somit eine wirksame Strom- 50 150a '. ' 5 11 K

verminderung in dem Transistor 146 auftreten, so ,,,. , ....-, ,-,._Λ, /-_η ^r

daß die Spannung an der Basis des Transistors 150 Widerstände 149 b und 1506 1,78 K

versuchen würde, positiver zu werden. Es ändert sich Widerstände 147a und 148 a 3,24 K

jedoch der durch die Diode 146 b fließende Strom, widerstand 148 ft 4,7 K

so daß die Spannung an der Basis des Transistors 55
150 auf dem Bezugswert gehalten wird. Haben der

Widerstand 149 a und der Widerstand 146 a densel- Es wird darauf hingewiesen, daß das der Basis ben Wert, dann bleibt somit der durch den Wider- des Transistors 146 zugeführte Signal im wesentlichen stand 150 a fließende Strom festgelegt, obwohl der binären Charakter trägt, da die Spannung entweder Strom in dem Transistor 146 vermindert wird. Ein 60 auf Massepotential oder auf einem Potential von Strom fließt durch den Widerstand 146 a und die — 6 V liegt. Im Gegensatz dazu ist das Signal an Diode 146 6, der dem Stromabfall im Transistor 146 der Basis des Transistors 144 ein analoges Signal, da entspricht. Die Spannung an der Basis des Transistors dieses Signal von dem Ausgang des Transistors 132 150 bleibt festgelegt, und die Spannung an seinem abgenommen wird und den Transistor 142 durchEmitter ist auf demselben positiven Wert, z. B. 65 läuft, dessen Verstärkungsfaktor an den Verstärker -'-11,5 V. 145 angepaßt ist. Mit zwei derartigen Eingängen für Da der Stromkreis für den Transistor 149 der den DifTcrentialvcrstärker 145 und mit Rückkoppgleichc ist wie für den Transistor 150, befindet sich hmgskreiscn 151 und 152 liefert die Schaltung im

Betrieb ein ganz bestimmtes Ausgangssignal auf den Leitungen 153 und 154, wobei auf einer Leitung eine Bezugsspannung und auf der anderen Leitung eine dem Wandlerausgangssignal analoge Spannung liegt.

Die Wandler oder Zellen der Retina 10 erzeugten gleichzeitig eine Folge von Signalen, von denen sich jedes zwischen einer oberen, der optischen Dichte der Hintergrundbereiche und einer unteren den Bildbereichen entsprechenden Grenze ändert. Der Amplitudenkorrelator erzeugt für jedes Signal von jedem der Wandler eine weiße Ausgangsspannung und eine schwarze Ausgangsspannung, von denen die weiße Ausgangsspannung auf einem Bezugswert liegt, wenn der Wandler einen Bildbereich sieht, der dunkler ist als der umgebende Mittelwert, und wobei die schwarze Ausgangsspannung proportional dem Wandlersignal ist.

Umgekehrt kann die schwarze Ausgangsspannung auf einem Bezugswert liegen, wenn der Wandler einen Bildbereich sieht, der heller ist als der Mittelwert der umgebenden Bereiche; dabei ist das weiße Ausgangssignal proportional dem Wandlerausgangssignal.

Im allgemeinen sind die Hintergrundbereiche und auch die Bildbereiche gleichmäßig. Daher können die Verstärker 134 und 135 bei einem Punkt arbeiten, der ein weißes Ausgangssignal für alle Werte gibt, die zu vollständigen Bildbereichen deutlich verschieden ·** sind. Weiterhin führen Druckunvollkommenheifen oft zu Zweideutigkeiten. Ein Bereich, welcher genau als Hintergrundbereich klassifiziert ist, kann dunkler erscheinen als der Hintergrundbereich, der zu einem kleinen Schmutzfleck gehört. In gleicher Weise kann ein Teil eines Bildbereichs nur ein wenig heller sein als der übrige Teil des Bildbereichs.

In jedem Fall ist es wünschenwert, die Entscheidung nach »Weiß« zu schieben, wenn nicht wirklich ein Bildbereich abgetastet wird. Zu diesem Zweck ist eine Dode 136a in die Schaltung nach Fig. 3 eingebracht. Die Diode 136 a ist zwischen den Emitter des Transistors 136 und die Basis des Transistors 135 geschaltet. Wenn die Spannung an der Basis des Transistors 132 10 V beträgt und die Spannung an der Basis des Transistors 136 10,5 V, wäre es ziemlich klar, daß der Abtast-Wandler genau »Weiß« identifizieren würde. Infolge des Spannungsabfalls an. der Diode 136 a erzeugt der Verstärker 134, 135"eine solche Ausgangsanzeige, da die Spannung an der Basis des Transistors 134 die Spannung an der Basis des Transistors 135 übersteigt. Darüber hinaus wird eine Korrektur, der Zeichenbereiche und der Hintergrundbereiche dort bewirkt, wo geringe Abweichungen von einer volkommenen Zeichenqualität oder einer vollkommenen Hintergrundqualität auftreten.

Zeichenmaske

An den Ausgängen der Korrelatoren sind eine Vielzahl von Zeichenmaskenpaaren vorgesehen, und zwar ein Paar für jedes zu identifizierende Zeichen. Die Ausgangssignale auf Leitungen 153 und 154 können als weiße Signale und schwarze Signale gekennzeichnet werden. Das Signal auf der Leitung 153 wird einer Zeichenmaske 155 zugeführt, oder das Signal auf der Leitung 154 wird einer Zeichenmaske 156 zugeführt, jedoch nicht beiden. Der Amplitudenkorrelator 133 hat einen Eingangskanal zur Maske 155 oder zur Maske 156. Die schwarze Maske 155 liegt mit einem Eingangskanal an dem Teil der weißen Ausgangskanäle der anderen zweihundertundsieben Amplitudenkorrelatoren, die für ein perfektes Bild eines gegebenen Zeichens das Ausgangssignal eines Wandlers wiedergeben, über dem ein schwarzer Bildbereich liegen sollte. In gleicher Weise ist die weiße Maske 156 mit dem übrigen Teil ihrer Eingangskanäle mit den schwarzen Ausgangsleitungen aller anderen Amplitudenkorrelatoren verbunden, die das Ausgangssignal eines Wandlers wiedergeben, über dem für ein perfektes Bild eines gegebenen Zeichens ein weißer Bildbereich liegen sollte.

In der schwarzen Maske sind Summierwiderstände mit den weißen Ausgangsleitungen derjenigen Korrelationskanälen verbunden, in denen für ein perfektes Bild ein schwarzer Bildbereich über einem gegebenen Wandler liegen sollte. Um es genauer zu sagen: Wenn das Signal von dem gegebenen Wandler einen Bildbereich wiedergibt, der dunkler ist als der Mittelwert seines Umgebungsbereichs, dann wird das im wesentlichen digitale Bezugssignal auf der weißen Ausgangsleitung des Amplitudenkorrelationskanals in der schwarzen Maske als ein vollkommen schwarzes Signal angenommen. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß der Bildbereich über der bestimmten Zelle der Maske entspricht. §omit wird der analoge -Mittelwert des Maskenausgangs'so beeinflußt, als ob die Zelle vollständig schwarz wäre. Wenn andererseits der Bildbereich schwarz sein sollte, jedoch heller ist als sein Umgebungsbereich, dann erscheint das analoge Signal auf der weißen Ausgangsleitung, die mit der schwarzen Maske verbunden ist. Jedes analoge Signal, welches in irgendeiner Maske verwendet wird, gibt an, wie stark ein gegebener Bildbereich von seinem Umgebungsbereich abweicht. Der Grad der Wandlerabweichung beeinflußt das Maskenausgangssignal im Verhältnis zum Grad der Abweichung.

Wenn ein schwarzer Bildbereich über einem bestimmten Wandler liegt, in dem für ein perfektes Bild eines gegebenen Buchstabens schwarz angetroffen werden sollte, wird die Bezugsspannung dem Kanal desjenigen Wandlers der Maske für dieses Zeichen zugeführt. Dasselbe gilt- für- Weiß. Die Bezugsspannung kann daher als digitale Wiedergabe angesehen werden, da die Spannung auf jeder Korrelatorenausgangsleitung entweder auf dem Bezugswert oder auf dem analogen Wert liegt. Wo ein schwarzer Bildbereich über einem gegebenen Wandler liegt und wo, für ein perfektes Bild eines gegebenen Zeichens, der Bereich weiß sein sollte (oder umgekehrt), wird eine analoge Spannung dem Kanal desjenigen Wandlers in der Maske für dieses Zeichen zugeführt. Das heißt, daß die der Maske zugeführte Spannung dem Wandlerausgangssignal entspricht.

Weitere Paare von Zeichenmasken, die durch eine Einheit 160 angedeutet sind, sind in dem System vorhanden. Ein Paar von Zeichenmasken ist für jedes zu erkennende Zeichen vorgesehen. Die Zeichenmasken 155, 156 und 160 können gemäß der USA-Patentschrift 31 04 369 ausgebildet sein. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch durch die Verwendung sowohl einer digitalen als auch einer analogen Information eine wesentliche Verbesserung bei der Zuverlässigkeit der Zeichenerkennung erzielt.

Die Zeichenmaske für jedes Zeichen enthält zwei Sätze vorbestimmter Widerstandsanordnungen. Die Anordnung für einen Satz ist invcrs zu der Anord-

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nung des anderen Satzes. Einer entspricht Bereichen, die weiß sein sollten, und der andere entspricht Bereichen, die schwarz sein sollten. Die Ausgangsspannungen beider Sätze werden zusamengefaßt, und die Summe wird über einen Leiter 163 einem Ausgangsverstärker 161 zugeführt. Entsprechende Verstärker, die durch eine Einheit 162 angedeutet werden, sind für jedes der anderen Zeichen vorgesehen.

Die Verbindungen zwischen den Ausgängen der Amplitudenkorrelatoren und den Zeichenmasken werden wahlweise hergestellt, um eine Ausgangsspannung von jedem Korrelator einer Maske eines jeden Paares von Masken zuzuführen und dadurch Merkmale für die Ausgangssignale zu erzeugen, die von dem Grad der Übereinstimmung eines gegebenen Bildes und den Merkmalen jeden Maskenpaares abhängen.

Wie beschrieben kann der Amplitudenkorrektur so betrachtet werden, als ob er aus einem ersten Differentialverstärker 134, 135 mit zwei Eingangsschaltungen zur Erzeugung eines Binärsignals für einen Zustand besteht, bei-dem das erste Eingangssignal, z.B. auf dem Kanal λΐ, ein zweites Eingangssignal, ζ. Β. von dem Addiernetz 137, übersteigt. Ein zweiter Differentialverstärker 145 erhält ein Signal von dem ersten Eingangstransistor 132, der es dem ersten Eingang des Verstärkers 145, z. B. an der Basis ites Transistors 144, zuführt. Das binäre Ausgatfgssignal von dem Transistor 141 wird dem zweiten Eingang des Verstärkers 145 zugeführt, z. B. der Basis des Transistors 146. Rückkopplungsschleifen 151 und 152 verhindern die Änderung eines Ausgangssignals des Verstärkers 145, wenn sich das andere Ausgangssignal in seiner Größe ändert. Somit können ein analoges Signal und ein digitales Signal auf jeder der Leitungen 157 oder 158 auftreten. Wenn ein analoges Signal auf einer Leitung auftritt, tritt auf der anderen Leitung immer ein digitales Signal auf.

Ausgangsverstärker und Detektor

Der Ausgangsverstärker 161 (Fig. 4) dient zur Verstärkung der Signale von den Ausgangsmasken, die auf dem Leiter 163 erscheinen. Der Verstärker liefert ein Signal über einen Leiter 164 an-einen Zeichenanwesenheitsdetektor 165, um das Vorhandensein einer Information von einer Größe festzustellen, die geeignet ist, das Vorhandensein eines Zeichens anzuzeigen.

Der Verstärker 161 ist mit einem Eingangstransistor 167, einem Steuertransistor 168 und einem Ausgangstransistor 169 versehen. Eine Austastschaltung mit einem Transistor 170 dient zur Steuerung des Verstärkers bzw. um einen Verstärker nach Beaufschlagung einer Eingangsklemme 171 mit Leeroder Auschaltimpulsen auszuschalten.

Die Basis des Steuertransistors 178 ist mit einer Bezugsspannungsschaltung verbunden, die die Transistoren 173 und 174 enthält. Eine Bezugsspannung wird der Basis des Transistors 168 zugeführt. Die Bezugsspannung ist durch Einstellen eines Widerstandes 175 im Emitterkreis eines Transistors 176 einstellbar. Der Transistor 168 wird somit auf eine Bezugsspannung vorgespannt, so daß nur der Teil des Signals von den Zeichenmasken, der die Bezugsspannung übersteigt, auf den Ausgangstransistor 169 des Verstärkers 161 übertragen wird.

In dem beschriebenen System ist der Widerstand 175 so in Verbindung mit den übrigen Bauelementen des Verstärkerkreises eingestellt, daß irgendeine Spannung auf dem Leiter 163 zwischen 10 V und 11,5 V eine annehmbare Übereinstimmung zwischen einem gegebenen Zeichen auf der Retina und den Masken 155 und 156 wiedergibt. Hierbei erzeugt der Verstärker eine Spannung am Ausgang des Transistors 169 zwischen — 8 V und + 7 V für den Teil

ίο der sich im Bereich von 10 V bis 11,5 V ändernden Eingangsspannung.

Durch Einstellen des Widerstandes 175 wird für die angegebenen Spannungen die Spannung am Emitter des Transistors 173 auf ungefähr 11,8V eingestellt, und die Spannung an der Basis des Transistors 168 liegt bei etwa 10 V. Das der Basis des Eingangstransistors 167 zugeführte Signal veranlaßt den letzteren, kontinuierlich zu leiten. Jedoch nur, wenn das Ausgangssignal vom Transistor 167 10 V übersteigt, leitet der Transistor 168. Wenn der Transistor 168 sperrt, dann leitet der Transistor 169, so daß die an seinem Emitter auftretende Spannung auf ungefähr — 7 V gehalten ist. Letztere Spannung erzeugt, wenn '■ sie der Basis eines Transistors 186 zugeführt wird, an der oberen Anschlußklemme eines Kondensators 187 eine Ausgangsspannung von — 8 V. Wenn jedoch der

- Transistor 168 leitend ist;- kann die Spannung am Ausgang des Transistors 169 und somit die auf den Kondensator 187 wirksame Spannung eine Höhe von + 7 V abhängig von der Signalhöhe an der Basis des Transistors 163 erreichen.

Irgendein derartiges Signal, welches am Emitter des Transistors 169 erscheint, wird sowohl der Basis eines Transistors 186 als auch dem Zeichenanwesenheitsdetektor 165 zugeführt. Ein Spannungsgenerator, ζ. B. der Treppenspannungsgenerator 180, wird so erregt, daß er eine Treppenspannung über eine Leitung 181 einem Nulldetektorkreis 185 zuführt, die im Ausgangsstromkreis des Transistors 186 angeordnet ist. Der Transistor 186 führt dem Kondensator 187 eine Ladung zu. Die Ladung auf dem Kondensator 187 ist proportional der maximalen Amplitude der Spannung, die am Ausgang des Transistors 169

", erscheint. Wenn die Treppenspannung auf der Leitung 181 auftritt, dann folgt die Spannung am Kondensator 187 dieser in gleichen Spannungssprüngen. Die Spannung auf der Leitung 181 nimmt so lange zu, bis sie einen Punkt erreicht,, in dem die Spannung an der Basis eines TTanifsfors 189 diesen aufsteuert.

Das Durchschalten des Transistors 189 bewirkt einen Wechsel im Zustand einer Flip-Flop-Schaltung 190. Die Schaltung 190 hat zwei Ausgangstransistoren 191 und 192, die Ausgangszustände erzeugen, die den »0«- und »1 «-Zuständen des Flip-Flops 190 entsprechen. Die Transistoren 191 und 192 liefern somit ein Ausgangssignal auf Leitungen 193 oder 194, welches die Feststellung oder die Nichtfeststellung eines mit den Masken 155 und 156 übereinstimmenden Zeichens angibt.

Ein Nulldetektor- und eine Flip-Flop-Schaltung sind für jeden der Verstärker in der Einheit 162 vorgesehen, wobei die zusätzlichen Detektoren und Flip-Flops durch eine Einheit 195 angedeutet sind. Obwohl es nicht gezeigt wird, wird das Ausgangssignal von dem Treppenspannungsgenerator allen Nulldetektoren zugeführt.

Jeder der Nulldetektoren in der Einheit 195 kann Ausgangssignale gemäß Kanal 196 und/oder Kanal

19 20

197 und/oder irgendeinem der nicht gezeigten, zu- jedoch das Vorhandensein eines richtigen Zeichens sätzlichen Kanäle erzeugen. Ein Fehlerdetektor 199 angezeigt wurde, bevor die achtundvierzig Zählungen ist über einen Kanal 199 a mit der »1 «-Ausgangs- beendet sind, und ein erstes Ausgangssignal erzeugt leitung 194 verbunden. Er ist in gleicher Weise mit ist, wie z.B. durch Erzeugung eines »1 «-Zustandes den anderen Maskenausgängen verbunden. Bei meh- 5 auf der Leitung 194, wird der Zähler 41c durch das reren Ausgangssignalen verhindert der Fehlerdetek- Ausgangssignal des ODER-Gatters 41a rückgestellt, tor 199, daß das Signal von dem Rechner verwendet um einen Zählvorgang auszulösen. Die zweite Zählwird. Hierdurch wird jegliche Zweideutigkeit, die serie wird voreingestellt, um für eine bestimmte Andurch das Vorhandensein von mehr als einem De- zahl von Zeitimpulsen zu laufen, z. B. zwei oder drei, tektorausgangssignal zu irgendeiner gegebenen Zeit io die auf das Erscheinen des ersten Ausgangssignals angezeigt wird, vermieden. folgen. Wenn kein anderes Ausgangssignal während

Der Fehlerdetektor 199 wird mit den Ausgängen der Zählperiode des Zählers 41c auftritt, dann veraller Flip-Flops verbunden, die in diesem System wendet der Rechner 41 die einzige Ausgangsbedinverwendet werden. Der Fehlerdetektor kann gemäß dung, und der Zähler 41c führt dem Kanal 202 US-Patentschrift 31 60 885 aufgebaut sein. 15 Rückstellimpulse zu. Wenn der Fehlerdetektor 199

Wenn das erste annehmbare Ausgangssignal von mehr als ein Ausgangssignal in der Zählperiode des

der Flip-Flop-Schaltung 190 erzeugt ist und wenn Zählers 41c erfaßt, dann veranlaßt ein über das

für eine vorbestimmte Anzahl von Stufen des Trep- Gatter 416 zugeführtes Signal, daß das System zu-

penspannungsgenerators, der der Zustandsänderung rückgestellt wird, und verhindert, daß der Rechner des Flip-Flop-Kreises 190 folgt, kein weiterer Flip- 20 irgendein Ausgangssignal abnimmt, wenn mehr als

Flop betätigt wird, dann ist der Rechner 41 nicht ge- ein Ausgangssignal vorhanden ist.

sperrt. Vielmehr nimmt er die eine Ausgangsspan- Somit können der Generator 180 und der Konden-

nung an und verarbeitet sie als die Anzeige eines ge- sator 187 jederzeit nach dem Erregungszeitpunkt des

gebenen Zeichens, welches erkannt wurde. Generators 180 plus einem Intervall, welches von

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß für jedes 25 der Zählperiode des Zählers 41c abhängt, rückge-

der zu erkennenden Zeichen ein Speicherkondensator - stellt werden. Der Zähler 41 <£kann in gleicher Weise vorgesehen ist, z. B. der Kondensator 187. Die Sj^n- -""betätigt werden, um einen Rückstellimpuls über den

nung an jedem dieser Kondensatoren wird dort, wo Kanal 201 auf den Flip-Flop zu geben, und zwar

das Eingangssignal für den zugehörigen Verstärker zu derselben Zeit, zu der der Rückstellimpuls auf

10 V übersteigt, wirksam mit den Spannungen an 30 dem Kanal 202 erscheint. Es hat sich jedoch als

allen anderen Kondensatoren verglichen, die die wünschenswert für einige Vorgänge herausgestellt,

i0 V übersteigende Verstärkungssignale besitzen. das Rückstellen der Flip-Flop-Einheit 190 zu ver-

Durch schrittweisen Vergleich mit Hilfe einer Addi- zögern bis zu dem Zeitpunkt, an dem das gesamte

tion des Ausgangssignals vom Treppenspannungs- Spannungsänderungsprogramm des Stufengenerators

generator 180 wird der mit dem Kondensator, dessen 35 vervollständigt wurde. Es könnte zu irgendeiner spä-

Spannung den höchsten Wert hat, verbundene Flip- teren Zeit vorgenommen werden, vorausgesetzt, daß

Flop zuerst erregt, um ein »1 «-Ausgangssignal zu der Rückstellvorgang des Flip-Flops abgeschlossen

erzeugen. Das resultierende, zeichenerkennende Si- ist, bevor das nächstfolgende Zeichen über der Re-

gnal wird dann nur dann verwendet, wenn kein an- tina liegt,
deres Ausgangssignal von zugehörigen Flip-Flops in 40

zwei, drei oder mehr Stufen des Treppenspannungs- Vertikalanalvsierer
generators erzeugt wird, nachdem der erste Flip-Flop

geschaltet hat. Die Anzahl dieser Stufen kann in dem · --- " " """

Rechner vorgewählt werden und somit eine Einstel- Während alle Signalkanäle, wie der vorstehend be-

lung ermöglichen. _ -"4S schriebene, kontinuierlich nach einem Verstärkeraus-'

Da die Zeiteinheit 43 den Stufengejierator steuert, gangssignal suchen, welches einzig und allein bei

wie es eine Leitung 200 andeutet, und da die Zeit- einer Amplitude oberhalb des Schwellenwertes er-

einheit ebenso die Arbeitsweise des Rechners steu- scheint, tragen der Vertikalanarysierer und die Schal-

erst, kann der Fehlerdetektor 199 veranlaßt werden, tersteuerung, die in Fig. 2 dargestellt sind, konti-

Rückstellimpulse über Leitungen 201 zu übertragen, 5" nuierlich die Ausgangssignale von allen Wandlern

um die Flip-Flop-Schaltung 90 und alle ähnlichen in der Retina 10 ab, so daß die Ausgangskorrelatoren

Schaltungen rückzustellen. Der Rückstellimpuls auf immer verbunden sind, damit sie auf das Mosaik

Kanal 202 stellt die Spannung am Kondensator 187 oder den Retinabruchteil, in dem ein gegebenes Bild

zurück und in gleicher Weise über Rückstellkreise, zentriert ist, zentriert werden können. Zu diesem

wie den Kreis 203, die Spannungen an allen züge- 55 Zweck werden die Ausgangssignale von allen Zellen

hörigen Speicherkondensatoren. al bis a 13 (vgl. Fig. 2) einem ODER-Gatter 20

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist ein ODER-Gatter zugeführt, nachdem sie ihren zugehörigen Videover-41a mit der Leitung 194 verbunden, auf der ein »1«- stärker durchlaufen haben. Das Ausgangssignal aus Ausgangssignal erscheint. Die Leitung 194 ist mit dem ODER-Gatter 20 wird einem Reihenanalysierer entsprechenden Leitungen von allen anderen Flip- ⁶° 21a in der Reihenanalysiereinheit 21 zugeführt. Die Flops verbunden. Das Ausgangssignal des ODER- Einheit 21 dient, zusammen mit dem Vertikalanaly-Gatters 41a wird einem Gatter 41 b und Zählern sierer 22, dazu, die Lage der Spitze und des Fußes 41c und 41 d zugeführt. Die Zeiteinheit 43 treibt die jedes Bildes auf der Retina 10 zu ermitteln. Im einZähler 41c und 41a¹. Der Zähler 41 c wird vorein- zelnen liefert der Reihenanalysierer 21a ein binäres gestellt, um einen Rückstellimpuls für den Kanal ⁶5 Ausgangssignal auf zwei Ausgangsleitungen B und 202, nach z. B. achtundvierzig Zählungen, zu erzeu- W. Die Leitung B für das Spitzenausgangssignal wird gen, wenn das Vorhandensein keines richtigen Zei- in einen »1 «-Zustand erregt, wenn irgendeiner der chens innerhalb dieser Zeit angezeigt wurde. Wenn Wandler in der Reihe ein schwarzes Bild sieht. Die

Leitung W für das Fußausgangssignal wird erregt, wenn keiner der Wandler in der Reihe ein schwarzes Bild sieht.

Gleiche Analysierer sind für jede der Wandlerreihen der Retina 10 vorgesehen. Jeder der Reihenanalysierer 21a bis 21 xx hat ein gleiches Paar schwarzer und weißer Ausgangsleitungen.

In F i g. 1 sind die Ausgangsleitungen dargestellt, die sich horizontal von der Reihenanalysiereinheit 21 erstrecken. Die Leitungen sind selektiv mit einem ersten Satz vertikaler Leitungen 210 verbunden, der zu der Einheit 23 zur Ermittlung der Zeichenspitze führt, und mit einem zweiten Satz vertikaler Ausgangsleitungen 212, der zu der Einheit 24 zur Ermittlung des Zeichenfußes führt. Jeder der Kreise auf den Leitungen 210 und 212 stellt eine Diodenverknüpfung der Art dar, wie sie in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist. Im einzelnen ist die erste vertikale Leitung 210 a mit der schwarzen horizontalen Leitung B vom Reihenanalysierer 21a, mit der weißen Leitung vom Analysierer für die Reihe b und mit der weißen Leitung des Analysierers für die Reihe c verbunden. Das Signal auf jeder der Leitungen 210 und 2i2 wird von Invertern, die durch Einheiten 215 und 216 dargestellt sind, umgekehrt. Somit wird das Ausgangssignal auf der Leitung 210 a nur wirksam, wenn drei Bedingungen erfüllt sind, d. h., wenn -das Ausgangssignal von dem Analysierer für die^ReineTa in einem »Nicht-Schwarz«-Zustand und die Ausgangssignale von den Analysierern für die Reihen b und c in einem »Nicht-Weiß«-Zustand sind. Die zweite Leitung 210 b ist für nicht schwarze Ausgangssignale von den Reihen α und b und ein nicht weißes Ausgangssignal von den Reihen c und d verknüpft.

Der Analysierer arbeitet so, daß er ein Signal über eine Leitung in der Einheit 210 nach der Einheit zur Ermittlung der Zeichenspitze dann und nur dann liefert, wenn zwei Reihen, in denen zumindest ein Wandler einer jeden derartigen Reihe schwarz sieht, unmittelbar von zwei Reihen überlagert wird, in denen keiner der Wandler schwarz sieht.

Eine sich davon unterscheidende Verknüpfung ist verwendet, um den Fuß des Zeichens zu erfassen. Um ein wirksames Ausgangssignal auf der Leitung 212 zu erzeugen, benötigen die Verbindungen'zwischen den horizontalen Leitungen der Anordnung 212 ein schwarzes Bild, welches zumindest auf einem Wandler vorhanden sein muß, wobei die drei Wandlerreihen unmittelbar darunter kein schwarzes Bild sehen dürfen.

Weiterhin ist, wie in F i g. 1 gezeigt ist, eine Sperreinheit 50 über ihren Eingang mit dem Ausgang des Vertikalanalysierers verbunden. Die Einheit 50 ist an ihrem Ausgang rückverbunden mit dem Vertikalanalysierer. Der Zweck der Sperreinheit besteht darin, sicherzustellen, daß die von der Einheit 23 ermittelte Spitze in jedem gegebenen Augenblick die Spitze des obersten Zeichens auf der Retina wiedergibt. Man wird bemerkt haben, daß mit einer Retina der in F i g. 1 dargestellten Art der Vertikalanalysierer 22 Ausgangssignale erzeugen könnte, die mehr als eine Spitze wiedergeben, da mehr als ein Zeichen auf der Retina liegen kann. Um sicherzustellen, daß die Schalter 14 dem höchsten Zeichen auf der Retina folgen, ist der Ausgang jedes Reihcnanalysicrkanals, der die Spitze eines gegebenen Zeichens wiedergibt, rückgekoppelt mit jedem darunter befindlichen Kanal, so daß das Vorhandensein einer Zeichenspitze die Kanäle für die Zeichenspitzen aller unteren Reihen sperrt. Dies wird mit einer Diodenmatrix erreicht, deren Ausbildung in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist. Fig. 6 enthält einen Teil der Vertikalanalysiereinrichtung 210. Jede vertikale Ausgangsleitung 210 b, 210 c usw. ist über Inverter 21Sb, 215 c usw. mit Ausgangsleitungen verbunden, die zu den Kodeeinheiten führen. Der Ausgang von dem

ίο Inverter 215 b, der der Reihe b zugeordnet ist, ist über eine Leitung 250 und einen Diodensatz 251 mit allen Vertikalleitungen außer der nicht gezeigten Vertikalleitung 210 a und der Leitung 210 b verbunden. In gleicher Weise ist der Ausgang vom Inverter 215 c über eine Leitung 251 und einen Diodensatz

253 mit allen vertikalen Leitungen außer den Leitungen 210a, 210& und 210c verbunden. Eine Leitung

254 und ein Diodensatz 255 verbinden den Ausgang des Umkehrers 215 d mit Leitungen 210e, 210/" 210g... 21OiJ (nicht dargestellt). Durch geometrisches Fortschreiten eines ähnlichen Musters von Diodenverbindungen ist eine dreieckige Matrix gebildet, in der alle Ausgänge gesperrt sind, außer dem Ausgang, der die Spitze des obersten Bildes auf der Retina 10 wiedergibt. Das allgemeine Muster der Matrix ist durch den schattierten Teil des Rechtecks 256 wiedergegeben. Als Korftrast dazu bilden die Dioden in der Einheit 210 ein diagonales Muster einer Kreuzkopplung, wie sie durch den schattierten Teil des Rechtecks 257 wiedergegeben sind. Das Stromkreisdiagramm der Fig. 7 zeigt die Sperrwirkung der Matrizen nach F i g. 6. Die vier Dioden, die mit der Leitung 210 b verbunden sind, bilden ein UND-Gatter. Für vier Eingänge von jeweils +15V hat der Ausgang eine Spannung von 15 V. Das Ausgangssignal des Inverters 215 b beträgt OV. Diese Bedingung wird nicht nur der Einheit 23 zur Ermittlung der Zeichenspitze zugeführt, sondern über eine Diode 251c auch der Leitung 210 c. Die Diode 251c ist ein Teil eines UND-Gatters mit fünf Dioden, die zu der Leitung 210 c führen. In gleicher Weise ist die Leitung 21Od durch irgendeine höhere Spitze gesperrt. Die optischen Einrichtungen wurden bei einer

\ Ausführung der "Erfindung so gewählt, daß das kleinste Zeichen, ein Punkt, drei Wandler hoch war. Da der Vertikalanalysierer mindestens eine weiße Reihe oberhalb einer erkennbaren Spitze benötigt, kann die Reihe α niemals als .Spitze verwendet werden. Darauf hinzuweisen"ist, daß in Fig. 2 eine Bezugsspannungsquelle über dem Reihenanalysator 21a vorgesehen ist, um das weiße Eingangssignal für die vierte Diode des UND-Gatters, welche zu der Leitung 210 a führt, zu liefern.

Wenn alle Eingangsbedingungen des UND-Gatters,

welches nach der Leitung 210 b führt, erfüllt sind, zeigt der Nullausgang vom Inverter 2156 an, daß eine Bildspitze in der Reihe d liegt. Das wird dann mit bekannten Kodierverfahren innerhalb der Einheit 23 zur Ermittlung der Zeichenspitze umgesetzt, um den Ort der Bildspitze in digitaler Form zu kennzeichnen. Das Vorhandensein einer Spitze, die durch eine Nullspannung in dem Ausgang des Inverters 215ft angezeigt wird, sperrt alle unteren Reihen, in der das Vorhandensein einer Spitze sonst zur Einheit 23 signalisiert werden könnte. In gleicher Weise sind bei der Einheit 24 zur Ermittlung des Zeichenfußes Eingangskanäle gesperrt, so daß sie nur den Fuß des Spitzenbildes in der Retina 10 kodiert. Somit ist am

1 O

23 24

Ausgang der Einheit 23 immer ein digitaler Kode steuern. Die Einheit 31 d steuert in gleicher Weise

vorhanden, der den Ort der Spitze des obersten BiI- das Potential auf der Leitung <?, um dadurch die

des in der Retina 10 wiedergibt. Ein digitaler Kode Schalter 261-1... 261-13 zu steuern, die in den Ka-

ist immer am Ausgang der Einheit 24 vorhanden, der nälen angeordnet sind, welche Signale von den

repräsentativ für den Ort des Fußes des obersten 5 Wandlern in der Reihe d erhalten.

Bildes ist. In der Einheit 29 wird der Kode für den Mit Schaltanordnungen dieser Art für Ausgangs-

Bildfuß von dem Kode für die Spitze subtrahiert, um Signalgruppen von achtundvierzig Reihen, von denen

einen Kode zu erzeugen, der die Gesamthöhe des sechzehn gleichzeitig genommen werden, hält der

Bildes wiedergibt. Anschließend wird der die Höhe Kodewandler 30 die Steuerung so aufrecht, daß die

repräsentierende Kode auf die Hälfte geteilt und das 10 Entscheidungskanäle auf den Teil der Retina zen-

Ergebnis dann von dem Kode der Spitzeneinheit 23 triert sind, in dem ein gegebenes Bild zentriert ist.

subtrahiert. Somit wird ein Steuersignal dem Kode- In F i g. 8 ist ein Teil der Schaltmatrix dargestellt,

wandler 30 zugeführt, welches den Ort der Mitte des Es sind Steuerleitungen 16 c bis 16 ο gezeigt, die sich

Spitzenbildes auf der Retina 10 wiedergibt. vertikal von der Spitze der Fi g. 8 aus erstrecken und

Die Dreieckmatrix 256 und die diagonale Matrix 15 von denen jede mit einer diagonalen Steuerleitung 257 können entsprechend den in Fig. 6 gezeigten verbunden ist. Zum Beispiel ist die Leitung 16c im Ausschnitten konstruiert sein. In einem solchen Fall Punkt 270 mit einer diagonalen Steuerleitung 271 ist jede Reihe unterhalb der Reihe b gesperrt. Es ist verbunden. In gleicher Weise ist die Leitung 16 d mit zu erkennen, daß keine zweite Spitze in irgendeiner einer diagonalen Leitung 272 verbunden, Leitung Reihe entdeckt werden kann, die näher als vier 20 16 e ist mit Leitung 273 verbunden usw., so daß alle Reihen unterhalb der Reihe ist, die die oberste Spitze Eingangsleitungen 16 c bis 16 vv mit einer Diagonalenthält. Das liegt daran, daß das Erkennen der leitung verbunden sind.

obersten Reihe zumindest zwei schwarze Reihen und Vertikalleitungen, die von den Fußenden in F i g. 8

das Erkennen der zweiten Spitze zwei weiße Reihen ausgehen, dienen dazu, dieselben Spannungen jeder

oberhalb zweier schwarzer Reihen erfordert. Somit 25 der Schaltgruppen in einer gegebenen Reihe zuzufüh-

können einige der Dioden in F i g. 6 weggelassen ren. Zum Beispiel ist die Schaltergruppe 275 die un-

werden, so daß eine Spitze in einer bestimmten Reihe terste Gruppe in einer Spalte von acht Gruppen. Die

irgendeine Spitze in der vierten und allen noch tiefe- Leitung 276 entspricht den dreizehn Ausgangskanären Reihen sperrt. sy- "~~ len, die von den dreizehn Videoverstärkern für die

Von dem Kodewandler 30 gehen Steuerleitungen 30 Wandler b 1 bis b 13 kommen. Die Gruppe 275 ent-16 c bis 16 vv aus. Die Steuereinheit 31 b ist nur mit enthält dreizehn Schalter. Im einzelnen schließt sie der Leitung 16 c verbunden. Die Steuereinheit 31c ist die Schalter 130-1 und 130-2 ein, die beide im Detail mit den Leitungen 16 c und 16 d verbunden. Die in F i g. 2 dargestellt sind, und schließt weiterhin die Steuereinheit31 d ist mit den Leitungen 16c, 16d zusätzlichen elf Schalter, die nicht in Fig. 2 darge- und 16 e verbunden. Die Leitung 16 c ist mit Steuer- 35 stellt sind, die aber von derselben Konstruktion wie einheiten 31 b bis 31 q verbunden. Die Leitung 16 d die Schalter 130-1 und 130-2 sind und die alle über ist mit Steuereinheiten 31 c bis 31 r verbunden. Die die Leitung Έ erregt werden. Somit werden die drei-Leitunglöe ist mit Steuereinheiten 31 d bis 31s ver- zehn Video-Ausgangssignale, die auf den durch die bunden. Die Leitung 16 c wird erregt, wenn der dem Leitung 276 dargestellten Kanälen auftreten, auf die Kodewandler 30 zugeführte Kode den Ort einer Bild- 40 Ausgangsleitungen 277 gelegt, die den Entscheimitte auf der Reihe c wiedergibt. In gleicher Weise dungskanälen λ 1 bis λ 13 in F i g. 2 entsprechen. Die werden die Leitungen 16 d bis 16 vv wahlweise als dreizehn Schalter in der Gruppe 275 werden geAntwort auf Kodes erregt, die eine Bildmitte in ande- schlossen, um die Signale von den Verstärkern für ren Reihen anzeigen. Jede der Steuereinheiten dient die Wandler Z> 1 bis £> 13 den Ausgangskanälen λ 1 bis dazu, eine Schaltleitung zu betätigen, um eine ge- 45 ·λ 13 zuzuführen, wenn die" "diagonale Schaltleitung samte Reihe von dreizehn Video-Ausgangssignalen 271 erregt ist. Es ist zu bemerken, daß die durch die auf dreizehn Entscheidungskanälen zu schalten. '— Leitung 276 dargestellten Kanäle mit jeder der übri-

Die Steuerung 31 b ist im Detail- in F i g. 2 darge- gen sieben Schaltergruppen in der Spalte oberhalb

stellt und enthält einen Eingangskreis 220, der an die der Gruppe 275 verbunden sind._ Wenn somit die

Basis des Transistors 221 führt. Der Transistors 221 50 Schaltleitung 272 erregt- wifd "werden die Signale von

steuert das Potential auf einer Schaltleitung Έ. Die den Video-Verstärkern für die Wandler öl bis bl3

Leitung Έ erstreckt sich nach dem Schalter 130-1 für den Kanälen 01 bis Θ13 zugeführt, die durch die

den Wandler b 1. Sie ist ebenso mit dem Schalter Ausgangsleitungen 278 angedeutet sind.

130-2 für den Wandler ft 2 verbunden. Somit werden Zusammengefaßt heißt das, daß Signale von allen

Signale von den Wandlern bl und bl und von allen 55 Reihen in die Schaltmatrix über die am unteren Ende

zusätzlichen Kanälen, die von der Reihe b stammen, der F i g. 8 liegenden Klemmen gebracht werden, daß

in Übereinstimmung mit dem Zustand der Spannung sich die Entscheidungskanäle an der linken Seite von

auf der Leitung Έ gesteuert. Weitere Wandlerkanäle F i g. 8 befinden und daß die Ausgangssignale des

und ihre Schalter wurden aus F i g. 2 herausgelassen, Kodewandlers 30 der Schaltmatrix über die Klemmen

um eine unnötige Unübersichtlichkeit der Zeichnung 60 am oberen Ende der F i g. 8 zugeführt werden,

zu vermeiden. Weiterhin ist aus Gründen der Ein- . Es wird darauf hingewiesen, daß die erste Spalte

fachheit nur der Steuerkreis 31 b im Detail darge- der Schaltergruppen über eine Leitung 280, auf der

stellt. eine Bezugsspannung erscheint, versorgt wird. Wenn

Die in Blockform dargestellte Steuereinheit 31 c ein kleines Bild auf der Reihe c zentriert ist, dann steuert das Potential auf der Schalterleitung c, um 65 sind immer noch sechzehn Signalreihen in die EntSchalter 260-1, 260-2... 260-13 zu erregen und so- scheidungskanäle geschaltet, wobei die Mitte der mit die Weiterleitung von Signalen von den Zellen Entscheidungskanäle (Kanäle Al bis λ 13) mit der el bis c 13 auf Ausgangsleitungen λ 1 bis λ 13 zu Reihe c verbunden ist und die Bezugsspannungen

den Kanälen oberhalb der Reihe b zugeführt werden. Wenn z. B. die Schaltleitung 16 c erregt wird, werden die Reihen b bis k auf die Entscheidungskanäle λ bis ψ geschaltet, und Bezugsspannungen von der ersten Spalte der Schalteinheiten werden den Ausgangsklemmen α bis Θ zugeführt. Wenn andererseits die Schaltleitung 16 k erregt wird, werden die Reihen b bis r auf die Entscheidungskanäle α bis ψ geschaltet, und es wird keine Bezugsspannung verwendet.

Wenn die stark eingezeichnete Schaltleitung 16 e erregt wird, werden alle stark gezeichneten Schaltergruppen zur Übertragung von Signalen an die Entscheidungskanäle ausgelöst.

Zweckmäßigerweise wurde nur ein Teil des Schaltsystems in F i g. 8 gezeigt. In der Praxis ist die Schaltmatrix größer, um alle Reihen b bis ww aufzunehmen. Das gegenüberliegende Ende der Schaltmatrix wird mit Bezugsspannungen und Bezugsschaltergruppen für die am unteren Ende ψ der Retina liegenden Wandlerreihen in derselben Anordnung wie in F i g. 8 für die Wandlerreihen an der Spitze der Retina versehen. Dadurch werden Bezugsspannungen auf die Entscheidungskanäle geschaltet, wenn ein Spitzenzeichen innerhalb von acht Wandlerreihen zum Boden der Retina zentriert ist.

In der oben beschriebenen Ausführung war die-Zeiteinheit 43 ein Oszillator, der mit einer Frequenz von 600 kHz arbeitet. Dieses System war einer Dokumentarzufuhr mit einer Geschwindigkeit von 500 cm/s angepaßt. Dafür wurden die in F i g. 9 dargestellten Funktionen ermittelt. Bei dieser Geschwindigkeit würden Zeichen, die im Abstand von 0,2 cm in einer gegebenen Zeile abgetastet werden, alle 410 με oder mit einer Geschwindigkeit von 2400 Zeichen/s über die Retina laufen. Die Signalspitzen 300 und 301 stellen ein Signal dar, wie es am Eingang des Verstärkers 161 (F i g. 4) erscheinen würde, wenn ein den Masken 155 und 156 (F i g. 3) entsprechendes Zeichen an der Retina vorbeibewegt wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Spitze 300 auch zwei Spitzen 310 und 311 von kleinerer Amplitude aufweist. In dem Augenblick, in dem irgendein Teil der Spitze eine Höhe von 10 V übersteigt, leitet der Detektor 165 (F i g. 4) für das Vorhandensein eines Zeichens einen Bestimmungsyorgang ein. Der Detektor zur Bestimmung des Vorhandenseins eines Zeichens enthält ein Verzögerungsnetz, welches den Einschaltimpuls für den Treppenspannungsgenerator 180 für ein Zeitintervall von 240 μ5 verzögert. Am Ende einer derartigen Verzögerung wird gemäß der Funktion 304 der Stufengenerator 180 betätigt, so daß das Ausgangssignal auf der Leitung 181 in Fig. 4 wie die Funktion 306 in Fig. 9, stufenweise in achtundvierzig Stufen verläuft, die mit der Zeiteinheit 43 synchronisiert sind. Dadurch werden für die Speisung des Rechners 41 ein oder mehr Ausgangssignale erzeugt. Während des Zeitintervalls 307 empfängt der Rechner ein Ausgangssignal, wenn er nicht von dem Fehlerdetektor 199 gesperrt ist. Die Flip-Flops in allen Entscheidungskanälen des Systems werden dann nach einem Intervall 307 zurückgestellt, welches der Rechner zur Vorbereitung für das nächste, durch die Spitze 301 wiedergegebene Zeichen auf der Retina mindestens benötigt.

Die drei Spitzen 300, 310 und 311 (Fig. 9) werden für jedes Ausgangssignal durch die in F i g. 1 gezeigte Steuereinrichtung 42 erzeugt. Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung soll an Hand von F i g. 2 näher erläutert werden. In F i g. 2 ist der Kodeausgang aus der mittleren Einheit 29 an den Kodewandler 30 über ein Gatter 320 gelegt. Die Steuereinheit 42 und das Gatter 320 werden periodisch durch das Ausgangssignal der Zähler 321 und 322 betätigt. Beide Zähler 321 und 322 werden von einem Zeitsignal aus der Zeiteinheit 43 getrieben. Der Zähler 321 liefert alle 15 μβ einen Ausgangsimpuls an das Gatter 320. Dadurch kann der mittlere Kode, der dem Kodewandler 30 zugeführt wird, in Intervallen von 15 μβ geändert werden. Der Zähler 322 liefert der Steuereinheit 42 synchron mit den Signalen von dem Zähler 321, jedoch in einem Intervall von 5 μ$, ein Signal. Die Steuerintervalle sind in F i g. 9 mit

■~ den Spitzen 300, 310 und 3fl "dargestellt, die im Abstand von 5 μβ zueinander liegen.

Wenn ein gegebenes Zeichenbild einer Höhe, die sechzehn Reihen der Retina-Wandler entspricht, genau auf ein sechzehnreihiges Mosaik ohne Überlappen auf irgendeine am Fuß oder an der Spitze des Mosaiks anstoßende Reihe fokussiert wäre, dann würde das von den Spitzen 300, 310 und 311 wiedergegebene Signal gekennzeichnet sein durch eine erste Spitze 310 von maximaler Größe, der zwei kleinere Spitze folgen würden. Die erste Spitze würde das Ausgangssignal der Zeichenmaske sein mit einem Bildzentrum, wie es von der Zentriereinheit 29 berechnet wurde. Die zweite Spitze würde das um eine Wandlerreihe nach oben geschobene Mosaik darstellen. Die dritte Spitze würde das um eine Wandlerreihe nach unten j>eschob_ene ^Mosaik darstellen. Durch-Steuerung in dieser Art werden die Ausgangssignale in einer der drei Spitzen ein Maximum haben, obwohl ein gegebenes Zeichen nicht genau auf dem sechzehnreihigen Mosaik liegt, das durch den Kode von dem Mittenrechner 29._gegeben ist. Dies ist im allgemeinen der Fall.

Eine Reihenanalyse kann ergeben, daß die Bildspitze in einer Reihe auftritt, die unterhalb der Hälfte einer Wandlerhöhe liegt. In diesem Fall würde die dritte Spitze die höchste der drei Spitzen sein. Die Steuereinheit 42 ändert somit synchron den Kode, der dem Kodewandler 30 zugeführt wird, indem der Zählung bei einer 5^s-Geschwindigkeit Eins addiert und Eins subtrahiert wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Patentansprüche· Erzeugung eines ersten Ausgangssignals entsprechend ' der Helligkeit eines betrachteten Abtastbereiches so-

1. Verfahren zur Erkennung von auf einem wie eines zweiten Ausgangssignals entsprechend dem kontrastierenden Hintergrund befindlichen Zei- Mittelwert der Helligkeit einer Anzahl von Abtastchen durch Abtastung von Bereichen und Erzeu- 5 bereichen.

gung eines ersten Ausgangssignals entsprechend Es ist bereits ein Verfahren zur Zeichenerkennung der Helligkeit eines betrachteten Abtastbereiches bekannt, bei dem ein Ausgangssignal durch Abtasten sowie eines zweiten Ausgangssignals entsprechend eines sich in der Horizontalen bewegenden Schrifidem Mittelwert der Helligkeit einer Anzahl von Stückes entlang einer senkrechten Linie ermittelt Abtastbereichen, dadurch gekennzeich-io wird, wobei einzelne, aufeinanderfolgende Abtastnet, daß alle Abtastbereiche gleichzeitig abge- schritte entlang horizontalen Abtastbereichen erfoltastet werden, daß aus dem Mittelwert der Aus- gen. Die ermittelten, die Helligkeit der Abtastgangssignale der benachbarten Abtastbereiche, bereiche kennzeichnenden Signale werden einer Verdie den betrachteten Abtastbereich umgeben, ein zögerungsschaltung zugeleitet und gelangen nacheinerstes Bezugssignal mit vorbestimmter Größe 15 ander als Steuersignale an einen Verstärker, der zuerzeugt wird, wenn der betrachtete Abtastbereich sätzlich von dem zeitlichen Mittelwert der Abtastdunkler ist als die mittlere Helligkeit der benach- signale gesteuert wird. Dadurch erfolgt eine zeitlich harten Abtastbereiche, und ein zweites Bezugs- gestaffelte Abtastung des Schriftstückes bzw. des ein signal mit vorbestimmter Größe erzeugt wird, Zeichen tragenden Schriftstückbereiches, und die erwenn der betrachtete Abtastbereich heller ist als 20 mittelten Helligkeitswerte des jeweiligen Abtastdie mittlere Helligkeit der benachbarten Abtast- bereiches bezeichnenden Ausgangssignale werden in bereiche, und daß das erste bzw. zweite Bezugs- ihrer Größe von dem Mittelwert der bei einem Absignal einer ersten bzw. zweiten Maske eines aus- tastvorgang ermittelten Helligkeit beeinflußt bzw. gewählten Maskenpaares zugeführt wird, wäh- gesteuert (DT-AS 11 05 914).

rend das erste Ausgangssignal an die Maske des 25 Bei diesem bekannten Verfahren läßt sich nicht

ausgewählten Maskenpaares gelegt wird, die immer bestimmen, ob der^betrachtete Abtastbereich nicht mit einem Bezugssignal beaufschlagt igt "~~ "ein Zeichenbereich oder ein Hintergrundbereich ist,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- da beispielsweise Helligkeitsschwankungen im Hinterkennzeichnet, daß die zur Mittelwertbildung grund auftreten können und da die Größe des den heranzuziehenden benachbarten Abtastbereiche 30 betrachteten Abtastbereich kennzeichnenden Aussymmetrisch um den betrachteten Abtastbereich gangssignals zwischen Grenzwerten schwankt, angeordnet werden. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch zugrunde, ein schnell arbeitendes Verfahren zur gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung für Zeichenerkennung zu schaffen, das mit besonders die Bezugssignale etwa zwanzig Abtastbereiche 35 hoher Sicherheit arbeitet und bei dem insbesondere herangezogen werden. auch Verschmutzungen oder andere fehlerhafte Be-

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 reiche sicher als nicht zum Zeichen oder als zum bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die feh- Zeichen gehörend erkannt werden.

lenden umgebenden Abtastbereiche eines am Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Verfahren Rande der Bereiche liegenden betrachteten Ab- 40 der eingangs erwähnten Art, welches dadurch getastbereichs Spannungen erzeugt werden, die kennzeichnet ist, daß alle Abtastbereiche gleichzeitig etwa dem Mittelwert der Spannungen aus den abgetastet werden, daß aus dem Mittelwert der Ausvorhandenen umgebenden Abtastbereichen ent- -gangssignale der benachbart"en~Äbtastbereiche, die sprechen. "den Betrachteten Abtastbereich umgeben, ein erstes

5. Verfahren nach einem der Ansprüche" 1 45 Bezugssignal mit vorbestimmter Größe erzeugt wird, bis 4, dadurch gekennzeichnet_daß die Ausgangs- wenn der betrachtete Abtastbereich dunkler ist als und Bezugssignale in den invers zueinander auf- die mittlere Helligkeit der benachbarten Abtastgebauten Maskenpaaren addiert und ihre Sum- bereiche, und ein zweites-Bezugssignal mit vormenspannungen Ausgangsverstärkern zugeführt bestimmter Größe erzeugt wird, wenn der betrachtete werden. 5° Abtastbereich heller ist als die mittlere Helligkeit der

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 benachbarten Abtastbereiche, und daß das erste bzw. bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwesen- zweite Be'zugssignal einer ersten bzw. zweiten Maske heit eines Zeichens über den Abtastbereichen eines ausgewählten Maskenpaares zugeführt wird, mittels eines Zeichenanwesenheitsdetektors fest- während das erste Ausgangssignal an die Maske des gestellt wird, der auf das Überschreiten einer vor- 55 ausgewählten Maskenpaares gelegt wird, die nicht gegebenen Schwellspannung anspricht. mit einem Bezugssignal beaufschlagt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage also einerseits ein in seiner Größe der Helligkeit eines Zeichens über den Abtastbereichen mittels eines betrachteten Abtastbereiches entsprechendes einer Vertikalanalysiereinheit festgestellt und nur ^6o erstes Ausgangssignal sowie ein erstes oder zweites etwa die von Zeichen überdeckten Abtastbereiche Bezugssignal bestimmter Größe erzeugt. Dieses Bezur Zeichenerkennung herangezogen werden. zugssignal, das nicht direkt dem Mittelwert der

Helligkeit der den betrachteten Abtastbereich um-

gebenden Abtastbereiche entspricht, sondern das aus

⁶5 dem Mittelwert der Helligkeit durch Vergleich mit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung dem ersten Ausgangssignal gewonnen wird, gibt an, von auf einem kontrastierenden Hintergrund befind- ob die umgebenden Abtastbereiche heller oder liehen Zeichen durch Abtastung von Bereichen und dunkler als der betrachtete Abtastbereich sind. Durch