DE1774672A1

DE1774672A1 - Zeichenerkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1774672A1
Application number: DE19681774672
Authority: DE
Inventors: Lemay Christopher Archi Gordon
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1967-08-16
Filing date: 1968-08-13
Publication date: 1972-04-13
Also published as: DE1774672B2; US3727183A; DE1774672C3; GB1234941A; JPS5424809B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zeichenerkennungsvorrichtung, insbesondere auf eine solche Vorrichtung, die in der Lage ist, Zahlen und Buchstaben des Alphabets zu entziffern.

Pur die Einspeisung von Informationen in einen Komputer z. B. ist es wünschenswert, von Hand geschriebene Zahlen und Buchstaben erkennen zu können; da aber die von Hand geschriebenen Zeichen unweigerlich eine gewisse Unbestimmtheit hinsichtlich ihrer Stellung, ihrer Größe und ihrer Schreibart aufweisen, erzeugen diese Varianten eine gewisse Schwierigkeit für die Maschine, diese Zeichen zu lesen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Zeichenerkennung zu schaffen, bei der Veränderungen des zu lesenden Zeichens, beispielsweise Veränderungen in der Stellung, die sonst zu Entzifferungsfehlern führen können, beseitigt werden.

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Erfindungsgemäß umfaßt die Zeiohenerkennungsvorrichtutig Einrichtungen zur Abtastung eines eingespeisten Zeichens, welches zu erkennen ist, wodurch ein repräsentatives Eingangszeichen abgeleitet wird, Speiebereinrichtungen, aus denen eine Vielzahl von bekannten Zeichen entnommen werden können, Einrichtungen zum Vergleich der eingespeisten Zeichen mit den Darstellungen der den Speichern entnommenen Zeichen, Einrichtungen zur Erzeugung eines Fehlersignals, das Erkennungsfehler zwischen den eingespeisten Zeichen und den aus dem Speicher entnommenen Zeichen darstellt sowie Einrichtungen zur Steuerung der Abtastmittel in Abhängigkeit von dem Fehlersignal in dem Sinn, daß das Fehlersignal verringert wird.

Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beschreibung, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt, beispielsweise beschrieben.

In der Zeichnung stellen dar:

Pig. 1 ein Diagramm mit Wellenformen, die zur

Erläuterung der Arbeitsweise der Zeichenerkennungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung benutzt werden,

Fig. 2 ein Diagramm eines Abtastrasters, der in der Vorrichtung benutzt wird,

Fig. 3 ein Blockdiagramm mit der allgemeinen Schaltung der ZeichenerkennungBvorrichtung in Verbindung mit Fig. 1 und 2,

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Pig. 4 zeigt ausführlicher den Abtastwellenform-

generator der in Fig. 3 dargestellten

Vorrichtung,
Pig. 5 einen Quadrantenselektor, wie er in der

Vorrichtung nach Pig. 3 enthalten ist und Pig. 6 zeigt eine Schaltung für die Behandlung

des Pehlers der Vorrichtung nach Fig. 3.

Die in Fig. 1 gezeigte V'ellenform a ist ein Teil eines unbekannten Zeichens, das beispielsweise durch Abtasten einer Linie des Zeichens vermittels einer Aufnahmeröhre oder einem Lichtpunktabtaster erzeugt wurde.

Die Wellenform b ist die eines eniEprecbehden Teiles des gleichen Zeichens wie das eingespeiste Zeichen, aber abgeleitet von einem Speicher in einer Zeichenerkennungsvorrichtung. Die V.'ellenform c ist die Summe der Ableitungen der Wellenformen a und b. Die Wellenform d ist die Differenz zwischen der Wellenform a und b, und die Wellenform e bildet das elementare Stellungsfehlersignal zwischen der Wellenform a und b und ist das Produkt der Wellenformen c und d.

Wenn die Wellenform a fortschreitet, ist die Wellenform b, die Polarität der Wellenform e, positiv. Wenn jedoch die Wellenform b fortgegangen wäre, würde die Wellenform a, welches die Polarität der Wellenform e ist, negativ sein. Somt ist die Polarität des elementaren Pehlersignals e eine Anzeige für die Richtung des Etellungsfehlers der Wellenform a relativ zur Wellenform b,

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und gemäß der vorliegenden Erfindung dient ee zur Modifizierung der Abtastung, durch die Wellenform a von dem unbekannten Zeichen abgeleitet wurde, so daß die Wellenformen a und b ausgerichtet Bind.

Fehlersignale werden auch für andere Registrierungsfebler erzeugt, die sich auf das unbekannte Zeichen bezieben. Hinsichtlich Fehler in Größe und Parallelismus gestattet die Erfindung, Fehler der verschiedensten Art festzustellen und aufzunehmen durch die Behandlung der elementaren Feblersignale in einer Vielzahl verschiedener Weisen. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Impulse, die die elementaren Feblersignale bilden, entweder positiv oder negativ sind, und daß sie an verschiedenen Stellen in dem Abtastungsraster auftreten können, so daß es möglich ist, Fehler auf verschlaäene Welsen zu bebandeln, die aus verschiedenen Bereichen des Feldes stammen, das zum Zwecke der Identifizierung unbekannter Zeichen in diesem Bereich abgetastet wird. Wenn z. B. Fig. 1 so gezeichnet worden wäre, daß die Wellenform b die Wellenform a an beiden Enden überlappen würde, was einen Größenfebler in dem Zeichen, auf das sich die Wellenform a bezieht, anzeigen würde, würde

das elementare Fehlersignal/aus zwei Impulsen negativer Polarität besteben, an die sioh zwei Impulse positiver Polarität anschließen würden.

Da eine schlechte Ausrichtung unbekannter Zeichen sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Koordinate eintreten kann, ist es wünschenswert, daß die Abtastung des unbe-

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kannten Zeichens Linien enthalten sollte, die das Zeichen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung schneiden. Der herkömmliche Fernsehraster ist für diese Anwendung nicht geeignet, obgleich der Raster tatsächlich ein Gebiet erfassen würde, das nur aus horizontalen Linien bestünde, so daß eine vertikale Störung in der Ausrichtung der Zeichen viel schwieriger festzustellen und zu korrigieren ist. Um diese Schwierigkeit zu meistern, wird die in Fig. 2 gezeigte Methode der Abtastung in dem erläuterten Beispiel der Erfindung angewandt. Das Zeichen wird sowohl durch steigende als auch durch fallende diagonale Linien abgetastet. Diese Abtastung läßt sich sehr leicht erzeugen vermittels zweier Generatoren für dreieckige Wellenform, einer für die X-Koordinatenablenkung und einer für die Y-Koordinatenablenkung. Die beiden dreieckigen Wellenformen weichen in der Frequenz leicht voneinander ab.

Mit dem in Fig. 2 gezeigten Raster überstreicht der Punkt e Zeiohen in Richtungen ansteigender und abfallender Werte der beiden Koordinaten. Es kann deshalb hinsichtlich der Polarität des elementaren Fehlersignals e Zweideutigkeiten geben. Diese Zweideutigkeiten lassen sich jedoch dadurch lösen, daß man den Sinn der abtastenden Wellenformen berücksichtigt, angenommen, die Summe der elementaren abgeleiteten Fehlersignale nach der Zeichenkorrektur bei der/rollständigen Abtastung eines unbekannten Zeichens wird als Fehlersignal 6 bezeichnet. Ferner soll angenommen werden, daß das Fehlersignal £ abgeleitet worden

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ist, wenn sich der Abtastpunkt so bewegt, daß sich sowohl die X- als auch die Y-Koordinaten in demselben Sinn verändern und £ (XY) genannt werden. In ähnlicher Weise soll angenommen werden, daß das Fehlersignal £ erhalten wird, wenn sich die X- und die Y-Koordinaten im entgegengesetzte Sinn verändern, was mit £ (XY) bezeichnet werden soll. Die X-Komponente des Fehlersignals £ läßt sich dann wie folgt ableiten:

£(XY)

Durch eine ähnliche Definition ergibt sich die Y-Koraponente des Fehlersignals wie folgt:

+ £(xy)

Nun sollen die X-FehlerSignaIe aus den vier Quadranten des Feldes wie folgt bezeichnet werden:

In diesen Ausdrücken bezeichnen TR, TL, BR und BI jeweils den oberen rechten, den oberen linken, den unteren rechten und den unteren linken Quadranten des Feldes. Eine ähnliche Bezeichnung wird für die Quadrantenkomponenten des Y-Feldes £(Y) gewählt. Unter Benutzung dieser Bezeichnungen lassen sioh dann Fehlersignale für verschiedene Stellungen- und Formenfehler wie folgt ableiten:

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Das Fehlersignal für eine Verschiebung parallel zur X-Achse ist dann:

£_BL =a_o...3

BR für eine Verschiebung parallel zur Y-Achse:

A₁ 4

Das Fehlersignal für eine horizontale Komponente der Größe ist dann:

+ EOO_BR - C(x)_TL - «i)_Bi = ^Bo ⁵

Das Fehlersignal für eine vertikale Größenkomponente ist:

+ E(D₁₁ - E(I)BR - e<T>BL· - ^₁ 6

Unter Verwendung dieser vier Fehlersignale ist die Vorrichtung in der Lage, das Zeichen der Vorlage anzupassen, selbst, wenn es nicht die richtige Größe hätte oder nicht die richtige Stellung. Wenn das Zeichen verzerrt ist, so daß es nach einer Seite überliegt wie eine Kursivschrift, läßt sich ein Fehlersignal zur Berichtigung wie folgt erzeugen:

Wenn das Zeichen so verzerrt ist, daß die rechte Seite relativ zur linken Seite angehoben ist, kann ein Fehlersignal zur Korrektur folgende Form haben:

209816/0330 ~⁸~

Vom Standpunkt der Stabilität _ffus gesehen verhält sich das bis hierhin beschriebene System wie vier unabhängige Servoschleifen. Obgleich sechs Pehlersignale erzeugt werden, sind diese nicht unabhängig und alle durch die resultierenden Bewegungen der Teile des Bildes, die in den vier Teilen der Fläche liegen, definiert.

Zwei weitere bedeutende Korrekturen können aus den vier Abschnitten des Feldes abgeleitet werden. Ist das Bild so verzerrt, daß die Höhe auf der rechten Seite sich von der auf der linken Seite unterscheidet, kann eine Korrektur vorgenommen werden, indem die Y-Abtastwellenform proportional zur X-Ablenkung korrigiert wird. Ein !"ehlersignal zur Steuerung dieser Korrektur lautet:

Hat das obere Ende des Zeichens nicht dieselbe Größe wie das untere, ist ein Fehlersignal· fol·gender Form erforderlich:

- £(x)_TR - 6(x)_BL + £(x)_BR - D₀

Ein weiteres Fehlersignal, das notwendig sein könnte, dient dazu, eine Verzerrung des Zeichens zu korrigieren, die ähnlich jener ist, die oben gerade beschrieben wurde, aber die horizontalen Teile des Zeichens in den linken und den rechten

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Hälften der Fläche und der vertikalen Teile des Zeichens in den oberen und unteren Hälften der Fläche betreffen, d. h., die Verzerrung entsteht durch eine Nichtlinea?ität des Maßstabes in der X- und Ύ-Koordinatenrichtung. Die Fehlersignale, die zur Korrektur der X-Abtastung notwendig sind, werden mit C₀ bezeichnet, und jene, die zur Korrektur der Y-Abtastung benötigt werden, mit C... Das C₀-Fenlersignal könnte dadurch erhalten werden, daß man das verwendete Fehlersignal zur Ableitung eines B₀-Fehlersignals für die rechte Seite des Bildes von dem Fehlersignal, welches man auf der linken Hälfte erhält, subtrahiert, und in ähnlicher Weise könnte man das C.-FehTa?signal ableiten durch Subtraktion des verwendeten Fehlersignals von dem Fehlersignal, welches am unteren Rand abgeleitet worden ist, um B₁ im oberen Teil des Bildes zu korrigieren.

Bei der in Fig. 3 bis 6 dargestellten Vorrichtung werden verschiedene Fehla?signale entsprechend den obigen Ausführungen abgeleitet, aber wie zu ersehen ist, wird jedes Fehlersignal, wie beispielsweise AO, A1 usw. gequantelt, so daß es einen von drei Werten haben kann, wobei der erste einem positiven Fehler entspridit, der zweite (null) keinem Fehler entspricht und der dritte einem negativen Fehler.

Es soll jetzt auf die Fig. 3 bis 6 Bezug genommen werden. Es wird angenommen, daß das unbekannte Zeichen, welches zu erkennen ist, der Vorrichung auf einem Bogen 1 dargestellt wird in einer Stellung, in der es durch einen Lichtpunkt eines Abtasters 2 über ein Linsensystem 3 abgetastet werden kann. Das

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von dem Bogen 1 reflektierte Licht wird durch das Zeichen, welches abgetastet wird, moduliert und durch eine Fotozelle

4 erfaßt, die ein Videosignal erzeugt, das durch den Verstärker

5 verstärkt und dann über einen Begrenzer 6 einem Stellungsfehlerrechner 7 zugeführt wird. Der Begrenzer 6 begrenzt das Videosignal des Verstärkers 5 so, daß das Videosignal nur zwei Pegel besitzt, wie in dem Teil der Videowellenform bei a in Pig. 1 angedeutet. Das Videosignal von dem Begrenzer 6 wird auch einer Mehrzahl von Korrelationsvorrichtungen 8 zugeführt, die jeweils aus einem Zeichenspeicher 9 einzelne Videosignale empfangen, die verschiedenen gespeicherten Zeichen entsprechen. Die vielen Leitungen, die von dem Z_picbenspeicber 9 ausgehen, sind in der Zeichnung durch eine einzige dicke Linie 10 dargestellt. In dem Beispiel, welches hier beschrieben wird, speichert der Zeicbenspeicher die bekannten Zeichen als visuelle Darstellungen derselben Art, wie sie dem Lichtpunktabtaster 2 dargeboten werden, und die Signale werden von dem Speicher 9

wiedergegeben, je nach Erfordernis vermittels einem oder mehrerer Lichtpunktabtaster ähnlich dem bei 2.

Die Abtastgrundwellenformen der Vorrichtung werden durch einen Abtastgenerator 11 erzeugt, der zwei symmetrische Sägezahnwellenformen von etwas unterschiedlicher Frequenz erzeugt, um einen Grundraster, wie in Fig. 2 dargestellt, zu schaffen. Diese beiden Wellenformen sind mit den Symbolen t und t¹ bezeichnet, wobei t die/iongitudinale Abtastwellenform wiedergibt und t¹ die vertikale Abtastwellenform· Beide Wellenformen

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t und t¹ werden dem Zeichenspeicher direkt zugeführt, um die darin enthaltenen Lichtpunktabtaster zu steuern. Sie werden aber auch den Abtastspulen des Lichtpunktabtasters 2 zugeführt, in diesem Falle jedoch über einen Abtastmodulator 12, der weiter un-ten mit Bezug auf Fig, 4 ausführlich beschrieben werden wird. Beim normalen Betrieb der Vorrichtung wird die Wellenform des unbekannten Zeichens mit der Wellenform verglichen, die aus dem Zeichenspeicher 9 in jedem Feld der Abtastung abgeleitet wird. Der Stellungsfehlerrechner 7 beginnt zu arbeiten nach dem ersten Feld der Abtastung. Die Fehlersignale £X und £Y werden mit Bezug auf ein Zeichen berechnet, welches aus dem Speicher 9 in dem unmittelbar vorangehenden Feld ausgewählt worden ist. Diese Fehlersignale werden vermittels einer analytischen Schaltung 13 verarbeitet, so daß sich Fehlersignale A_Q bis D^, wie oben erwähnt, ergeben. Bei der Erzeugung dieser Fehlersignale verwendet die analytische Schaltung 13 auch die Ausgangssignale eines Quadrantenflächenwählers 14, dessen Eingang von dem Abtastgenerator 11 abgeleitet ist. Die Fehlersignale A_Q bis Ί),, die durch die analytische Schaltung 13 erzeugt werden, werden in dem Speicher 15 gespeichert, der Eingangesignale für den Abtastmodifikator 12 während des nächstfolgenden Feldes erzeugt, wenn ein weiterer Vergleich zwischen dem unbekannten Zeichen und den Zeichen in dem Speicher 9 durchgeführt wird.

wenn die Korrelationsvorrichtung 8 arbeitet, erzeugt sie Aur.gangssignale, die den Grad der Korrelation zwischen dem

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unbekannten Zeichen und den verschiedenen Zeichen des Speichers 9 darstellen. Diese Korrelationssignale werden dem höchsten Gesamtwähler 16 zugeführt. Dieser besitzt eine Anzahl von Ausgangsleitungen, die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen versehen sind, wobei jeweils eine für jedes Zeichen des Speichers 9 vorgesehen ist. Der höchste Gesamtwäbler speist die leitung, die dem Zeichen entspricht, welches die beste Korrelation mit dem unbekannten Zeichen aufweist, und diese wiederum veranlaßt einen Namensspeicher 18, über die Ausgangsleitung 19 ein Signal zu liefern, das dem N menskode des gewählten gespeicherten Zeichens entspricht. Das gleiche Signal öffnet eins von "Zwei"-Gattern 20 für die nächste Feldabtastung, so daß das Videosignal des Speichers 9, welches dem gewählten Zeichen entspricht, vermittels eines entsprechenden Gatters 20 dem Stellungsfehlerrechner 7 zugeführt werden kann· Der Stellungsfehlerrechner ist so in der lage, während des nächsten Feldes Fehlersignale EK und £Y zu erzeugen, Falls als Ergebnis der Modifizierung der Abtastwellenformen für den lichtpunktabtaster 2 die Korrelationpvorricbtung 8 das Zeichen, welches aus dem Speicher 9 ausgewählt worden ist, ändert, ändert sich der Ausgang des Namensspeichers 18 in entsprechender Weise; wenn das eingetreten ist, wird ein Signal, welches diese Änderung anzeigt, von dem Speicher 18 über die leitung 21 dem Umsetzer (changer) 22 zugeführt, der, wie weiter unten beschrieben werden wird, arbeitet. Weitere Inkremente für die Fehlersignale in den Speichern werden dann auf den Fehler bezogen,

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der in der nachfolgenden. Abtastung zwischen dem unbekannten Zeichen und dem aus dem Speicher 9 ausgewählten neuen Zeichen festgestellt ist.

Wie aus Pig. 4 hervorgeht, umfaßt der Abtastungsgenerator 11 einen Oszillator 30, der eine Sinusschwingung der für die Sägezahnwellenform für die X-Abtastung erforderlichen Frequenz erzeugt. Diese Sinuswelle wird zu einer quadratischen Wellenform durch den Generator 31 umgeformt, und die quadratische Wellenform wird in dem Integrator 32 so integriert, daß eine symmetrische Sägezahnwellenform t erzeugt wird. Der Generator umfaßt auch einen Oszillator 40, der eine Sinusschwingung der Frequenz für die Y-Abtastung erzeugt. Diese Sinusschwingung wird in eine quadratische Wellenform durch den Generator 41 umgewandelt, die wiederum in dem Integrator 42 zu einer symmetrischen Sägezahnwellenform t¹ umgewandelt wird. Diese Wellenformell t und t¹ werden, wie bereits erwähnt, an den Zeichenspeicher 9 angelegt, den Abtastmodulator 12 und den Quadrartenflächenwähler 14. Sie werden auch an den Fehlerrechner 7 angelegt.

Der Quadrantenflächenwähler 14 ist in Fig. 5 dargestellt und enthält vier Schwellenschaltungen 60, 61, 62 und 63· Die Abtastwellenform t für X wird den SchwöLlenschaltungen 60 und 62 angelegt und die Abtastwellenform für Y den Schwellenschaltungen 61 und 63. Diese Schwellenschaltungen 60 und 61 sind so aufgebaut, daß si^einen Ausgang nur dann liefern, wenn die entsprechenden Eingangssignale positiv sind, während

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die Schwellensohaltungen 62 und 63 nur dann einen Ausgang liefern, wenn die entsprechenden Eingangssignale negativ sind. Die vier Ausgänge dieser Sohwellensohaltungen werden dann paarweise an vier "Zwei"-Gatter 64 bis 67 angelegt und wie das aus Pig. 5 zu ersehen ist, erzeugen diese Gatter Ausgangssignale, wenn die Abtastung in dem oberen rechten, in dem oberen linken, in dem unteren rechten bzw. in dem unteren linken Quadranten des Feldes erfolgt,

Fig. 6, die in zwei Teile aufgeteilt ist, nämlich 6a und 6b, zeigt die Konstruktion des Stellungsfehlerrechners· Die Wellenforraen a und b (Fig. 1), die von der Schwellenschaltung 6 bzw. dem Zeichenspeicher 9-abgeleitet sind, werden an die Anschlußleitungen 70 und 71 angelegt. Die Wellenform a an der Leitung 70 wird parallel zu einer Differentialsohaltung 72 und eine: Subtraktionssohaltung 73 angelegt. Die Weltoform b an der Leitung 71/4Sm anderen Eingang der Subtraktionssohaltung 73 geführt. Die Ausgänge der Schaltung 72 und 73 sind die Signale ο bzw. d der Fig. 1 und werden vervielfacht in einer Yervielfaoherschal-

zwei tung 74, und das Produkt e wird^arallel/"Zwei^l1-Gattern 75 und angelegt· Die zweiten Eingänge für die Gatter 75 und 76 stammen von einem Seitenfrequenzdetektor (sense discriminator), der aus einer Differenzschaltung 77 und zwei Sohwellensohaitungen 78 und 79 besteht. Der Eingang für die Differenzschaltung 77.ißt die Abtastwellaiform t für X und der Eingang für die Sohwellensohaltungen 78 und 79 ist der Ausgang von 77. Die Sohwellensohal-

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Zungen 78 und 79 erzeugen Ausgangssignale, entweder wenn die Ableitung von t positiv oder negativ ist. Ist die Ableitung positiv, ist das Gatter 75 geöffnet, so daß der Ausgang e von 74 den "Zwei"-Gattern 80 und 81 zugeführt wird. Ist die Ableitung von t negativ, leitet das Gatter 76 den Ausgang e des Vervielfachers 74 zu einer Phasenumkehrschaltung 82 und reiter zu den "Zwei"-Gattern 83 und 84.

Ein zweiter Seitenfrequenzdetektor (sense discriminator) ist für die Wellenform t¹ für Y vorgesehen, und dieser besteht ebenfalls aus einer Differenzschaltung 85 und zwei Schwellenschaltungen 86, 87. Die letzteren erzeugen jeweils Ausgänge, wenn der Sinn der Y-rAbtastung positiv und negativ ist, und diese Ausgänge dienen als Auslösesignale für die Gatter 80, 81, 83 und 84. Die Ausgänge der Gatter 80 und 84 werden vereinigt, so daß das Fehlersignal £(XY) entsteht, und die Ausgänge der Gatter 81 und 83 werden ebenfalls vereinigt, so daß das Fehlersignal £(XY) entsteht.

Die Fehlersignale G(XY) und £(XY) werden einer Additionsschaltung 90 zugeführt, die ein Fehlersignal £ X erzeugt sowie einer Subtraktionsschaltung 91, die ein Fehlersignal £Y erzeugt. Das Fehlersignal £ X wird parallel zu vier ^MZwei"-Gattern 92 bis 95 angelegt, deren zweite Eingänge mit den Signalen TR, TL, BR bzw. BL versorgt werden, die von dem Quadrantenflächenwähler 14 (Fig. 5) stararaen. In ähnlicher Weise wird das Fehlffsignal ^Y von der Subtraktionsschaltung 91 an vier "Zwei"-Gatter

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96 bis 99 angelegt, deren zweite Eingänge mit den jeweiligen. oben genannten Quadrantensignalen versorgt werden· Auf diese Weise erhält man aoht Quadrantenfehlersignale für die Bildung

der fehlersignale A_Q, A, E.. Diese aoht Signale werden

einer Matrix 100 zugeführt, welche entsprechende Ausgangsimpulezüge liefert, in denen ein jeder Impuls einen elementaren Beitrag zu dem einen oder dem anderen der oben erwähnten Fehlersignale A_Q, A₁ .....E₁ darstellt· Sie Ausgestaltung der Matrix ist nicht gezeigt; sie umfaßt eine Anzahl von Kombinationsverstärkern, von denen einige phasenumkehrend wirken und in solcher Weise geschaltet sind, daß sie entsprechende Ausgangselementarteile den verschiedenen Fehlersignalen A_Q, A. . ..,.E.., wie oben erläutert, zuführen. Die entsprechenden Impulszüge werden 3?ehlerbildungsschaltungen 101 bis 110 zugeführt, die alle von ähnlicher Konstruktion sind; wie im Falle der Schaltung 101 gezeigt, ist jede Fehlerbildungssohaltung mit einem reversiblen Akkumulator 112 versehen, der ein Potential erzeugt, das positiv, negativ oder null ist während einer Fehlerbereohnung in Abhängigkeit von der relativen Anzahl positiver und negativer Impulse, die von der Matrix 100 ihm zugeführt werden. Wenn am Ende des Feldes das Potential, welches erzeugt wird, positiv ist, wird das

Analog- gatter 103 geöffnet, um ein festes positives Potential

+Y an die Ausgangsleitung für das Fehlerelgnal A« anzulegen· Wenn andererseits das akkumulierte Signal in 112 negativ ist,

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•wird ein Ausgang erzeugt, der das Gatter 114 öffnet und ein festes negatives Signal -V an die Ausgangsleitung für das Signal A_Q angelegt. Ist der Ausgang des Akkumulators 112 null oder fast null, dann wird weder das Gatter 113 noch das Gatter 114 geöffnet, so daß auch das Ausgangssignal A_Q null ist. Auf diese Weise hat jedes Fehlersignal A₁ bis E^ am Ende eines jeden Feldes einen von drei Werten, nämlich +V, null oder -V, und diese Signale "werden in dem Speicher 15 gespeichert und bilden Eingänge für den Abtastmodifikator 12 für den nächsten Durdigang. Die Akkumulatoren wie 112 werden am Ende eines Durchganges und nachdem der Speicher 15 die Anteilssignale Aq, A.. ...,.E^ empfangen hat, geleert.

Die Konstruktion des Abtastmodulators 12 ist in der rechten Hälfte der Fig· 4 gezeigt. Er umfaßt einen Vervielfacher 33, dem die Weltoform t für die Abtastung X von dem Integrator 32 zugeführt wird. Das Vervielfachungssignal für den Vervielfacher 33 ist das Fehlersignal B_Q und so ist der Ausgang B_Qt. Er umfaßt ferner einen zweiten Integrator 35» der mit der Wellenform t gespeist wird. Der Ausgang des Integrators 35, der eine

2 parabolische Wellenform darstellt, die als t bezeichnet werden kann, wird einem Vervielfacher 36 zugeführt, dem das Fehlersignal Gq angelegt wird, so daß sich ein Ausgang C^t¹ ergibt. Der Modifikator umfaßt auch einen Vervielfacher 43, einen Integrator 45 und einen weiteren Vervielfacher 46, die den Teilen 33, 35 und 36 entsprechen,aber die Wellmform t' für die Y-Abta-

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stung und die Fehlersignale B₁ und C₁ verarbeiten. Der Ausgang von 43 entspricht daher B₁1.¹ und der Ausgang des Vervielfacherß 46 C₁t¹ . Ein weiterer Vervielfacher 50 ist vorgesehen, der das Produkt tt' bildet, und dieses Produkt wird, zwei weiteren Vervielfachern 51 und 52 zugeführt, deren vervielfachende Eingangssignale die Signale D_Q bzw. D₁ sind. Der Ausgang von ist daher Dgtt¹. Zwei weitere Vervielfacher 53 und 54 sind vorgesehen, um die Produkte E_ot' und E^t zu bilden. Die Ausgänge der Vervielfacher 33, 36, 51 und 53 werden vermittels Addierern 34, 37, 38 und 39 dem Fehlersignal Aq zuaddiert, wodurch sich das Modifizierungssignal für die X-Abtastung ergibt. In ähnlicher Weise werden die Ausgänge der Vervielfacher 43, 46, 52 und über die Schaltungen 44, 47, 48 und 49 mit dem Feblersignal A₁ addiert, so daß sich das Modifizierungssignal 12 für die Y-Abtastung ergibt. Beim nächsten Durchgang entspricht daher die X-Abtastwellenform für den Lichtpunktabtaster der Wellenform t,

der die Summe A_Q + B_Qt + C_Qt² + D_Qt^ft + E_ot« ·. ..·.

zuaddiert worden ist. Die Abtastwellenform für Y ergibt sich demgemäß durch die Wellenform t', der die Summe

A₁ + B₁^ + Cjt·² + D₁IJt' > B.,t .... ..12

zuaddiert ist.

In diesen Summen sind die Fehlersignale entweder null oder von einer festen Größe, aber wählbarem Vorzeichen. Dann wird ein weiterer Vergleich durchgeführt, in dem das

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Videosignal, welches durch die modifizierte Abtastung erzeugt worden ist, mit den Zeichen in dem Speicher 9 verglichen wird, die durch die nichtmodifizierten Abtastwellenformen t und t¹ erneut produziert werden. Falle in dem Ausgang des Namensspeichers 18 keine Änderung eintritt, findet eine weitere Stellungsfehlerberechnung mit Bezug auf dieselben ausgewählten Zeichen statt, wobei gleichzeitig weitere Inkremente erzeugt und mit den Fehlersignalen A_Q, A₁ ,....E₁ addiert werden. Dieses Inkrementverfahren der Modifizierung der Abtastung geht solange weiter unter der Annahme, daß keine Änderung im Ausgang des Speichers 18 stattgefunden hat, bis ein Ausgang aus 16 erhalten wird, der einen Grad von Übereinstimmung anzeigt mit dem ausgewählten Zeichen, der oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegt und wenigstens einen vorbestimmten Wert größer ist als die nächst höhere Korrelation. Wenn am Ende eines Durchganges der Ausgang in dem Namensspeicher geändert wird, arbeitet der Umsetzer 22 so, daß er verhindert, daß die Inkrementsignale A_Q,

A₁ E₁, die während des fraglichen Durchganges durch die

Fehlerbildungsschaltungen 101 bis 110 erzeugt wurden, an den Speicher 15 weitergeleitet werden.

Die Erfindung ist besonders anwendbar auf die Erkennung handgeschriebener großer Buchstaben, aber sie kann auch auf anderen Gebieten der Zeichenerkennung angewandt werden, beispielsweise in der Medizin, wo Bilder von Standardform in Größe und Gestalt voneinander abweichen. Eine andere Anwendung der

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Erfindung ist die automatische Navigation eines Flugzeuges, in dem ein Bild des Bodens mit Fotografien vergleichen wird, lür manche dieser Anwendungen wäre ein Lichtpunktabtaster nicht besonders geeignet, und es könnte eine Art Fernsehkamera oder eine andere Abtastvorrichtung stattdessen verwandt werden.

Die Ausrichtung der unbekannten Zeichen mit den bekannten Zeichen, wie oben beschrieben, wird am besten verwirklicht, wenn man niedrige Frequenzteomponenten des Videosignals von 5 und der Videosignale des Zeichenspeichers 9 benutzt» Es ist aber auch möglioh, daß höhere Größenordnungen berücksichtigt werden können, und zwar bei der endgültigen Prüfung, ob ...., die Zeichenerkennung richtig ist.

Obgleich die oben beschriebene Vorrichtung im wesentlichen mit analogen Signalen arbeitet, können noch viele der Funktionen mit Digitalsignalen durchgeführt werden, z. B. kann der Abtastgenerator 11 so ausgestaltet werden, daß er digitale Darstellungen der Abtastwellenform erzeugt, die einem Digitalspeicher für die bekannten Zeiohensignaldarstellungen angelegt werden. In diesem Falle wäre das Videosignal von 5 in digitaler Form zu quantein, ehe die Anlegung an die Korrelationssohaltung 8 erfolgt» Auch der Stellungsfehlerreohner kann die Form eines Digitalkomputers haben.

Es können auch noch andere Faktoren als jene, die oben beschrieben sind, bei der Berechnung der Fehlersignale, wie Aq, A₁ E₁ berücksichtigt werden. Außerdem können die Fehlersignale

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entsprechend der Flächen des Feldes, auf dem sie entstehen, bewertet werden.

Es kann wünschenswert sein, in dem Speicher 14 für die Zeichen mehr als eine Darstellung eines jeden bekannten Zeichens zu speichern, so daß beträchtliche Abweichungen von den normalen Maßen und Orientierungen berücksichtigt werden können. Es kann sogar wünschenswert sein, das System so auszugestalten, daß es Bilder aus allen Winkeln heraus erkennt, selbst auf dem Kopf stehende Bilder. Um die Wirkung einer Drehung um 90 bis 180° des gespeicherten Zeichens in dem Speicher 14 zu erzielen, ist es nur notwendig, die verwendeten Signale für den Speicher 9 zu vertauschen oder umzukehren· In dieser Weise wird man vier verschiedene Orientierungen der bekannten Zeichen erhalten, die um 90° gegeneinander versetzt sind.

Neben anderen Abwandlungen kann es wünschenswert sein, die Zeichenfläche in mehr als vier Gebiete vermittels eines Gebietswählers 14 aufzuteilen, und in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind neun Gebiete verwendet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch adaptierte Techniken verwerten, so daß die in den Speicher 14 eingeführten Zeichen von der Torrichtung von bekannten Zeichen abgeleitet werden.

Die Erfindung ist auch nicht auf das Verfahren beschränkt, welches zur Bildung der elementaren Fehlersignale mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden ist. Ein ähnliches Ergebnis kann man

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dadurch erhalten, daß man das Produkt aus dem Videosignal des Verstärkers 5 und dem ausgewählten gespeicherten Zeichen bildet, ein zweites Produkt des Videosignals und einer verzögerten Version des gespeicherten Zeichens bildet und daraus die Differenz der beiden Produkte bildet.

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Claims

Patentansprüche

1. Zeicbenerkennungsvorricbtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastvorrichtung vorgesehen ist, die das zu erkennende Zeichen abtastet und eine Darstellung des Zeichens ableitet, Speichereinrichtungen, aus denen Darstellungen einer Mehrzahl bekannter Zeichen entnommen werden, worauf die Darstellung des eingespeisten unbekannten Zeichens mit den aus dem Speicher entnommenen Zeichen verglichen wird und ein gespeichertes Zeichen ausgewählt wird, daß ein Feblersignal erzeugt wird, das die Fehls? zwischen dem eingespeisten unbekannten Zeichen und den ausgewählten gespeicherten Zeichen registriert sowie Einrichtungen zur Steuerung der Abtasteinrichtungen in AbhängigMt von dem Peblersignal in dem Sinn, daß das Feblersignal verringert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung das eingespeiste Zeichen vermittels eines Rasters von diagonalen Linien abtastet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abtasteinrichtung steuernde Einrichtung so ausgestaltet ist, daß aufeinanderfolgende Modifikationen der Abtastwellenform in Abhängigkeit von dem Fehlersignal erfolgen.

WR/Si -24-

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von FehlerSignalen erzeugt wird, die Registrierungsfehler verschiedener Art zwischen dem eingespeisten Zeichen und dem aus dem Speicher ausgewählten Zeichen darstellen, wobei die verschiedenen Fehlersignale zur Erzeugung verschiedener Modifikationen der Abtastwellenform für die Abtasteinrichtung verwandt werden.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur verschiedenen Kombination von Signalen vorgesehen sind, die den Unterschied der Darstellung zwischen dem eingespeisten Zeioben und dem ausgewählten Zeichen in verschiedenen Gebieten des Abtastfeldes darstellen, wodurch eine Mehrzahl verschiedener Fehlersignale erzeugt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastwellenform der Abtasteinrichtung zur Erzeugung selektiver Signale verwandt wird, die verschiedenen Gebieten des abzutastenden Feldes entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feblersignal erzeugt wird, welches einer Verschiebung der Stellung des eingespeisten Zeichens mit Bezug auf das ausgewählte Zeichen entspricht.

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8. Vorrichtung nach einem der vorbergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feblersignal erzeugt wird, daß einem Unterschied in der Größe des eingespeisten Zeichens relativ zum ausgewählten Zeichen eitspricht.

9. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feblersignal erzeugt wird, welches einem Fehler im Parallelismus des eingespeisten Zeichens relativ zum ausgewählten Zeichen entspricht.

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