DE1808895A1

DE1808895A1 - Einrichtung zur Zeichenerkennung

Info

Publication number: DE1808895A1
Application number: DE19681808895
Authority: DE
Inventors: Ingham William Ellis; Peter Murden; Michael Symons
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1967-11-15
Filing date: 1968-11-14
Publication date: 1969-06-26
Also published as: FR1601763A; NL6816374A; US3643215A; GB1243969A

Description

Einrichtung zur Zeichenerkennung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zeichenerkennung.

Es sind die verschiedensten Einrichtungen zur Zeichenerkennung bekannt geworden, das sind Einrichtungen, die die Zeichen bestimmten Klassen zuordnen, unabhängig von möglichen Änderungen in Form und Größe zwischen Zeichen, die der gleichen Klasse zugehören. Solche Einrichtungen werden z.B. zum Erkennen oder lesen von gedruckten oder handgeschriebenen Zeichen, von Blutzellen oder Chromosomen verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Erkennung von Zeichen zu schaffen, die wesentliche Änderungen der Größe und Form zwischen der gleichen Klasse zugehörigen Zeichen auffangen kann und die außerdem mit liioken oder Verstümmelungen der Kanten der zu erkennenden Zeichen fertig wird.

Die erfindungsgemäße Lösung ist bei einer Einrichtung

SL/K

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Pe*t«hBtkkentei Höfwaviif 434ÖÖ · CoifttWfmbsnk Honnovif 3/29«SBl . t)mam tank Hennovw 103WS5 » Dwtiche Bank Hoittww 7/1«05

zur Zeichenerkennung gekennzeichnet durch;

a) eine Sucheinrichtung zum Suchen eines nach einem oder mehreren Merkmalen zu klassifizierenden Zeichens und zur Erzeugung eines Signals, das ein Merkmal öder Merkmale kennzeichnet, die durch die Sucheinrichtung abgetastet sind,

b) eine Speichereinrichtung zum Speichern von Signalen, die für Klassen der Zeichen, jeweilige Merkmale und relative lagen der Merkmale repräsentativ sind,

c) eine Vorhersageeinrichtung, die anhand des kennzeichnenden Signals aus der Speichereinrichtung auswählt:

(1) Signale, die für die wahrscheinlichste Klasse, des Zeichens repräsentativ sind, .

(2) ein weiteres Merkmal, das, basierend auf der Klassenauswahl, wahrscheinlich den Merkmalen oder den durch die Speichereinrichtung abge-^ tasteten Merkmalen zuzuordnen ist und

(3) den Ort dieses wahrscheinlichen Merkmales,

d) eine Einrichtung zum Aufsuchen des Zeichens an" dem genannten Ort und zur Erzeugung eines wette« ren Signals, das für ein an dem genannten Ort abgetastetes Merkmal kennzeichnend ist,

e) eine Einrichtung, die das weitere kennzeichnende

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Signal zur Entscheidung heranzieht, wenn die ausgewählte Klasse die wahrscheinlichste Klasse bleibt.

Vorzugsweise weist die Sucheinrichtung eine Einrichtung auf, die der Kante des zu erkennenden Zeichens folgt und die ein Signal erzeugt, das für ein Merkmal kennzeichnend ist, wenigstens für die Krümmung der Kante in einem Bereich, in dem die Krümmung im wesentlichen konstant ist. Die Verwendung eines solchen kennzeichnenden Signale hat

den Vorteil, daS'in vielen Fällen die Krümmung im wesentlichen unabhängig von Änderungen der Größe oder der Form von Zeichen der gleichen Klasse ist. Büscbeltechniken können ebenfalls verwendet werden, um Signale zu erzeugen, die für Merkmale des zu erkennenden Zeichens kennzeichnend sind.

Sie Sucheinrichtung mag aufgrund eines Sichtbildes des Zeichens oder aufgrund einer Darstellung des Sichtbildes arbeiten, die z.B. in einem Magnetkernspeicher oder in einem Magnettrommelspeicher eingespeichert ist.

Eine Einrichtung gemäß der Erfindung mag zusätzlich zu ihrer Erkennungsfunktion eine selbstorganisierende oder "lernende" Punktion haben, während der sie in der Lage ist, in der Speichereinrichtung gespeicherte Signale anzupassen, die die Wahrscheinlichkeiten von Klassen für gegebene Merkmale und die Wahrscheinlichkeiten von Merkmalen für gegebene Klassen darstellen.

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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

Pig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungs·* gemäßen Sucheinrichtung von Zeichenerkennungseinrichtungen und

Pig. 2 (die aus zwei Teilen besteht) verdeutlicht die Erkennungseinrichtung der Einrichtung, deren Sucheinrichtung in Pig. 1 dargestellt ist.

In Pig· 1 weist die Einrichtung eine Kamera 1 auf, die mit Lichtpunktabtastung arbeiten mag oder die die Form einer Elektronenstrahlkamera haben mag, wie sie im Pernsehen verwendet werden. Die Kamera 1 tastet das sichtbare Bild eines Zeichens ab, das entweder ein unbekanntes, zu klassifizierendes Zeichen oder ein bekanntes Zeichen sein mag, das während des Selbstorganisiervorganges verwendet wird. Die Kamera weist Mittel zur horizontalen und vertikalen Ablenkung des Strahls auf, denen Ablenksignale X und Y aus sammelnden Schaltkreisen 2 und 3 zugeführt werden. Zwei Generatoren 4 und 5 erzeugen Abtastwellenzüge, die sie in die Schaltkreise 2 und 3 einspeisen. Der Generator 4 erzeugt Inkremente der Wellenform, so daß die Schaltkreise 2 und 3 eine lineare Abtastung durchführen, die aus vielen horizontalen Zeilen wie in einem Fernsehraster besteht. Der andere Generator 5 erzeugt Inkremente, die die Schaltkreise 2 und 3 dazu veranlassen, eine kleine

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zirkuläre Abtastung durchzuführen, deren Durchmesser in der Größenordnung der Größe eines Elementes eines Zeichens liegt» Wird ein neues Zeichen der Kamera dargeboten, so wird zunächst der Generator 4 in Betrieb gesetzt, so daß die Zirkulare Abtastung der linearen Abtastung überlagert ist und ein systematisches Absuchen des Bezirks beginnt, in dem das Zeichen angeordnet ist, um so eine Kante des Zeichens zu lokalisieren. Der von der Kamera abgeleitete Yideowellenzug gelangt in einen Kantendetektor 6, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Videowellenzug eine merkliche Abweichung von seinem mittleren Pegel erfährt, wie das auftreten kann, wenn der Abtaststrabler auf die Kante eines Zeichens in dem abgetasteten Bezirk stößt. Der Kantendetektor 6 mag so ausgebildet sein, daß er Abweichungen in jedem Sinn feststellt, beim vorliegenden Beispiel sei jedoch angenommen, daß er nur Abweichungen in dem einen Sinn feststellt, beispielsweise in Richtung auf schwarz. Das von dem Kantendetektor 6 erzeugte Signal gelangt in einen Schaltkreis 7, der

in wiederum ein Signal erzeugt, das/ein Gatter 8 gelangt und dieses schließt. Das Schließen des Gatters 8 verhindert ein weiteres Einspeisen der linearen Wellenzuginkremente in die Schaltkreise 2 und 3. Das Signal des Kantendetektors gelangt außerdem an ein Gatter 5a, um das Einspeisen des Ausgangssignals des zirkulären Abtastgenerators in die zur Sammlung dienenden Schaltkreise 2 und 3 zu bewirken,

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so daß der Strahl der Kamera einem kleinen Kreis folgt, beginnend an der festgestellten Kante, wodurch der Kantendetektor dazu veranlaßt wird, ein weiteres Ausgangssignal zu erzeugen. Ausgangssignale von dem Eantendetektor gelangen an.einen Diskriminator 9, in dem äurch Vergleich mit einem von dem Generator 5 erzeugten Wellenzug ein Ausgangssignal abgeleitet wird, das den Punkt auf der zirkulären Abtastung angibt, an dem die Kante festgestellt worden ist. Diese Angabe wird in einen Schaltkreis 10 in zwei Teilsignale cfX und <fY umgewandelt, die über die Pfade 11 und 12 in die Schaltkreise 2 uaä 5 gelangen, was zur Folge hat, daB die mittlere lage des Strahls entlang der aufgefundenen Kante bewegt wird„ Da die zirkuläre Abtastung nicht unterbrochen ist* nachdem eine Kante aufgefunden worden ist, werden dureb den Diskriminator 9 aufeinanderfolgende Signale erzeugte die die Punkte in einer aufeinanderfolgenden zirkuläres Abtastung repräsentiert, an denen die Kante festgestellt worden ist, oder aufeinanderfolgende Teilsignale cfX und SY führen den Elektronenstrahl in der Kamera 1 entlang der Kante des der Kamera dargebotenen Zeichens. Die Teilsignale 4J. und OY gelangen in eine Rechenschaltung 13, in die außerdem die Wellenzuginkrimente des Generators 4- über das Gatter 8 gelangen. Die Rechenschaltung 13 speichert aufeinanderfolgende Punkte von </X und <fX und gewinnt aus ihnen ein Signal, das die Krümmung der jeweiligen Kante darstellt, und speist dieses Krümmungssignal in einen Schaltkreis 14 ein,

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der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn sich das Krümmungssignal um mehr als einen vorbestimmten Betrag ändert. Dieses Ausgangasignal gelangt an ein Gatter 15. Die Rechenschal tung 13 erzeugt ebenfalls ein Signal, das die Koordinate eines bestimmten Punktes, beispielsweise den Endpunkt äer Kurve, bestimmt. Von der Rechenscbaltung 13 erzeugte Signale werden so, wie sie kurz vor Auftreten der Änderung der Krümmung waren, in einen Verschlüsseier 16 für Herkaale eingespeist. Der Verschlüsseier 16 erzeugt ein Ausgangssignal, das für das Merkmal kennzeichnend ist, das durch die Signale bestimmt ist, die von der Rechensobaltung 13 empfangen worden sind. Dieser Kennzeichner weist in einem Pfad 17 eine Darstellung der Koordinaten des speziellen Punktes in dem Merkmal auf, und in eines weiteren Pfad 18 die Darstellung der Krümmung und der möglichen Lage und/oder Kurvenlänge. Das Signal in dem Pfad 17 wird als Lagekennzeichen und das Signal in dem Pfad 18 als Formkennzeichen bezeichnet..Das zur Bestiaonmg einer merklichen Änderung der Krümmung von dem Schaltkreis 14 erzeugte Signal gelangt ebenfalls in den Schaltkreis 10, um für eine Zeit die Erzeugung weiterer Teilsignale «fX und <5"Y. zu unterbrechen.

Die durch Blöcke in Fig. 1 dargestellten Schaltungsteile können von bekannter Konstruktion sein. Die Sehaltkreise 4, 5 und 10 mögen digitale Impulsgeneratoren sein, und die Schaltkreise 2 und 3 mögen digitale Sammler und digitale Analogwandler enthalten. Die Rechenschaltung 13

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mag ein für einen speziellen Zweck ausgebildeter Digitalrechner sein oder ein allgemein verwendbarer Digitalrechner mit einem passenden Programm. An die Rechenschaltung 13 mag außerdem ein Prüfschaltkreis 19 angeschlossen sein, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn von der Rechenschaltung 13 Signale erzeugt werden, und so eine geschlossene Schleife, beispielsweise einen Punkt auf dem Papier, anzeigt. Wird eine solche Schleife von dem Prüfschaltkreis 19 festgestellt, so schickt dieser ein Signal an den

Schaltkreis 7, das dem Wiederöffnen des Gatters 8 entspricht, so daß der lineare Such- oder Abtastprüfer wieder gestartet werden kann. Ist der Abtaststrahl vorher einer Kante gefolgt, so mag das Ausgangssignal des Prüfschaltkreises 19 außerdem die Erzeugung weiterer Teilsignale cfX, cfY bewirken, um den Strahl zu der vorherigen Kante zurückzuführen.

Der in Pig. 2 dargestellte Teil der Erkennungseinrichtung nimmt die Signale von dem Yerschlüsseler 16 über ) die Pfade 17 und 18 auf, und es sei angenommen, daß die Arbeitsgeschwindigkeit dieses Teils der Einrichtung so ist, daß die Verfolgung der Kante durch die Sucheinrichtung gemäß Pig. 1 ohne merklichen Zeitverlust wieder in Gang gesetzt wird. Es kann auch das der Kamera dargebotene sichtbare Zeichen systematisch ohne Unterbrechung abgetastet und einer Repräsentation davon in Form elektrischer oder magnetischer Signale in einer Speichereinrichtung, beispielsweise einem Digitalrechner, eingespeichert

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und während eines nachfolgenden Zeitintervall zu Erkennungszwecken analysiert werden.

Die meisten der in den Pig. 1 und-2 gezeigten Signalpfade sind for Digitalkodesignale bestimmt und weisen eine Zahl von parallellaufenden leitern auf, wie sich das aus dem Zusammenhang ohne weiteres ergibt.

Die Einrichtung gemäß 5¹Ig. 2 soll zunächst so beschrieben werden, daß sie in selbsorganisierender oder "lernender" Weise arbeitet. PUr diese Arbeitsweise sind Schalter 20 und 25 in die jeweils anderen Stellungen umgeschaltet, als sie in Pig. 2 gezeigt sind, In dieser geänderten Schaltstellung bereitet der Schalter 20 das Gatter 26 vor, der Schalter 21 bereitet ein Gatter 27 vor und macht ein Gatter 28 unwirksam, der Schalter 22 macht zwei Gatter 29 und

30 wirksam, der Schalter 23 macht ein Gatter 31 unwirksam, der Schalter 24 hält einen Rechner 35 betriebsbereit, und der Schalter 25 macht Gatter 36 und 37 wirksam. Ist Gatter

31 unwirksam gemacht, so bleibt ein bistabiler Schaltkreis

32 immer in dem Nullzustand und macht dadurch ein Gatter |

33 wirksam und ein Gatter 34 unwirksam. Das stellt, wie das nachfolgend erläutert wird, sicher, daß der Strahl der Kamera ohne Springen rund um die Kante eines Zeichens folgt.

Die Pormbeschreibende in Pfad 18 wird in eine Vergleichsschaltung 40 eingespeist, in der sie aufeinanderfolgend mit Pormbeschreibenden verglichen wird, die in dem Speicher 41 für Merkmale gespeichert sind. Jeder Porm-

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beschreibenden in Speicher 41 ist ein Signal zugeordnet, das einen Merkmalsnamen darstellt, der beliebig und beispielsweise die jeweilige Adresse in dem Speicher sein mag. Ist in der Vergleichsschaltung 40 ein Vergleich durchgeführt worden, so gelangt das entsprechende Merkmalsnamensignal von dem Speicher 41 in eine freie Adresse in einem Übergangsspeicher 42. Nach jedem Vergleich erzeugt die Vergleichssohaltung 40 ein Ausgangssignai, das das Maß der Übereinstimmung zwischen den gerade "verglichenen Signalen darstellt, und dieses Signal wird in die gleiche Adresse in dem Übergangsspeieber 42 wie das entsprechende Merkmalsnamensignal eingespeist. Es wird somit im Laufe der Zeit in dem Übergangsspeicher 42 die gesamte Liste der Merkmalsnamensignale in dem Speicher 41 zusammen mit Signalen eingespeichert, die das Maß der Übereinstimmung zwischen der jeweiligen lormbeschreibenden und der bestimmten iOrmbeschreibenden angeben, die über den Pfad 18 zugeführt ist. Ist der Zyklus des Vergleichs durchlaufen, so wird über eine Leitung 43 ein Zyklussignal an den Übergangsspeicher 42 geliefert» Dieses setzt einen Suchvorgang in dem Übergangsspeicher 42 in Gang, um den Merkmalsnamen festzustellen, mit dem das höchste "Maß der Übereinstimmung" - Signal verbunden ist» Der so festgestellte Merkmalsnamen gelangt an das Gatter 27. Obwohl das Gatter 27 durch den Schalter 21 in selbstorganisierender Weise wirksam gemacht ist, kann das Merkmalsnamensignal .nur

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durch das Gatter hindurch gelangen, wenn gleichzeitig ein Signal an einer leitung 44 anliegt, und das ist nur dann der Fall, wenn das jeweilige "Maß der Übereinstimmung" -Signal einen zulässigen Annahmeschwellwert übersteigt. Nimmt man ein solches Übersteigen an, so gelangt

en das Merkmalsnamensignal in ein im wesentlich/als Puffer wirkendes Gatter 45 und dann zu einem Gatter 46, das während des selbstorganisierenden Arbeitens immer wirksam gemacht ist. Von dem Gatter 46 gelangt das Merkealsnamensignal in einen Übergangsspeicher 47» der die Merkmalsnamensignale listenförmig sammelt, die aufgrund des Ergebnisses des obengenannten Vergleichsvorganges für das bestimmte, der Kamera dargebotene Zeichen, angenommen worden sind. Der Übergangsspeicher 47 wird jeweils wieder freigemacht, wenn ein neues Zeichen dargeboten wird. Übersteigt andererseits das höchste "Maß der Übereinstimmung"-Slgnal in dem Übergangsspeicher 42 nicht den Annahmeschwellwert, so erscheint auf einer Leitung 50 ein Signal, das durch das Gatter 26 gelangt und so zwei weitere Gat- | ter 51 und 52 wirksam macht. Das Gatter 51 bewirkt, daß das nicht angenommene beschreibende Signal in die erste freie Adresse in den Speicher 41 gelangt, und das Gatter 52 leitet dann ein entsprechendes Adressensignal (das jetzt ein neues Merkmalsnamensignal ist) über die Gatter 45 und 46 zu dem Übergangsspeicher 47 für Merkmalsnamen. Jedes Merkmalsnamensignal, das dem Übergangsspeicher 47 zugeführt wird, gelangt außerdem über einen Pfad 80 und

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das Gatter 29 in einen Rechner 55. Es gelangt außerdem über den Übergangsspeicher 47 in einen Rechner 54. Der. Reebner 54 sei als Merkmalsiiahrscheinliobkeitsrechner und der Rechner 55 sei als Klassenwahrscheinlichkeitsrecbner bezeichnet. Sie Funktion dieser Rechner sei nachfolgend erläutert.

Wird die Zeichenerkennungseinriohtung in selbstorganisierender Weise betrieben, so werden Zeichen in jeder Klasse, die die Einrichtung nachfolgend erkennen können soll, der Kamera 1 dargeboten, einschließlich vieler Abwandlungen in jeder Klasse, die repräsentativ für solche Abwandlungen sind, die wahrscheinlich bei den Zeichen vorkommen können, die die Einrichtung nachfolgend klassifizieren können soll. Es ist daher zu beachten, daß mit steigender Zahl von der Kamera 1 dargebotene-Zeichen sich in dem Speicher 41 in verschiedenen Adressen eine umfassende Liste von Formbesohreibenden bildet, denen jeweils Merkmalsnamensignale zugeordnet sind. Sie Liste wird jedoch das Minimum von dem sein, was zur Identifizierung jedes Merkmales benötigt wird, das durch die Sucheinrichtung gemäß Fig. 1 gewonnen ist, und zwar unter Berücksichtigung des Maßes von Sicherheit, die durch den Annahmeschwellwert in dem Speicher 42 gegeben ist.

Betrachtet man wieder die Analyse eines einzigen Zeichens während der Selbstorganisation, so wird jedesmal eine angenommene Beschreibende durch den Verschlüsseier 16 gebildet, was in der oben beschriebenen Weise

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dasu führt, daß ein Merkmalsnamensignal der Mate in dem übergangsspeiober 47 hinzugefügt wird. Sie Lagebesohreibende (nämlich die X und Y Koordinaten) des gleichen Mericnale wird über die Leitung 17 in einen Übergangsspeioher 53 geleitet, der jedesmal wieder freigemacht wird, wenn ein neues Zeioben der Kamera 1 dargeboten wird. Wird somit in dem Übergangespeicher 47 eine Liste von Merkmalen in dem Zeioben gebildet, so wird in dem Übergangsspeioher 53 eine Liste τοη entsprechenden Lagebesobreibenden gebildet. Wird darüber hinaus ein Zeichen bei selbstorganisierender Arbeitsweise dargeboten, so speist ein Bedienender in einen Versohlüsseler 84 ein Signal ein, das den richtigen Klassennamen des Zeichens repräsentiert. Dieses Signal wird in digitaler Kodierung über einen Pfad 81 durch das Gatter 30 in den Rechner 54 für die Merkma!Wahrscheinlichkeit, den Rechner 55 für die Klassenwahr sobeinliobkeit und in einen Rechner 35 für die Entfernung eingespeist. Der Rechner 35 erhält die Merkmalsnamenliste von dem Übergangsspeicher 47 und die Liste mit den Lagebesohreibenden τοη dem Übergangsspeioher 53 für das jeweilige Zeichen und erreohnet die Entfernungen zwisohen jeweils zwei der Merkmale der in dem Übergangsspeicher 47 eingespeicherten Liste unter Zuhilfenahme der aus dem Übergangsspeiober 53 empfangenen Lagebesoheibenden. Der Rechner 35 enthält außerdem einen permanenten Speicher, in dem in verschiedenen Matrizen für jede Klasse die mittleren

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Entfernungen zwischen den Merkmalen aller Merkaalspaare in der Liste für eine bestimmte Klasse eingespeichert sind· Sie für ein neues Zeichen errechneten Entfernungen werden dazu verwendet, die mittleren Entfernungen in der jeweiligen Matrix des gespeicherten in dem Rechner 35 auf den neuesten Stand zu bringen, wenn eine solche Matrix für diese Klasse bereits vorhanden ist, oder sie werden in eine noch nicht besetzte Matrix eingespeist, wenn die Klasse vorher noch nicht benutzt worden ist,

Der Rechner 54 zählt die Zahl der Male, in denen ein bestimmter Merkmalsnamen für eine bestimmte Klasse gebildet worden ist, und er speichert dieses Zählerg-ebnis mit dem jeweiligen Merkmalsnamensignal in entsprechende Ma-%±zβ η eines in dem Rechner 54 enthaltenen Speichers ein. Sie gespeicherte Zählung an irgendeiner solchen Speichermatrix des Rechners 54 steht daher mit den Wahrscheinlichkeiten des Auffindens von Merkmalen in Beziehung, wenn ein Zeichen der entsprechenden Klasse angetroffen worden ist. Der Rechner 55 hat eine umgekehrte Punktion wie der Rechner 54· Wenn Merkmalsnaaenaignale und Klassennamensignale in ihnen eingespeist werden, und zwar während der selbstorganisierenden Arbeitsweise, so errechnet er die Wahrscheinlichkeiten der Klassen für bestimmte Merkmale und speichert diese Wahrscheinlichkeiten zusammen mit den zugehörigen Merkmalsnamensignalen und Klassennamensignalen. Die Wahrscheinlichkeitsignale der Klassen werden nach folgender formel errechnet:

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Tex = Hex + 1

In dieser Formel 1st:

Tcx die Wahrscheinlichkeit des Merkmals mit dem Hamen x, die in Zeichen der Klasse mit dem Hamen £ angetroffen wird.

Hex ist die Zahl von Malen, mit denen das Merkmal mit dem Hamen τ für alle Barstellungen der Klasse £ als das EingangsBeichen auegegeben worden ist.

Hpx ist die Zahl von Malen, mit denen das Merkmal mit dem Hamen χ über alle Barstellungen der Klasse £ als das Kennzeichen ausgegeben worden ist.

M ist die Zahl der Klassen.

BIe obengenannte Formel für Tcx ist so gewählt, daß dann, wenn ein reines Merkmal, das nicht vorher für eine bestimmte Klasse während der selbstorganisierenden Arbeitsweise festgestellt und nachfolgend während des Erkennungsvorganges gewonnen worden ist, die Wahrscheinlichkeit für dieses Merkmal anstelle von Hull als naher Wabrscheinllchkeltswert genommen wird.

Wenn jedes Merkmalsnamensignal an den Rechner 55 gelegt ist, wird die entsprechende Liste von Wahrscheinlichkeiten von verschiedenen Klassen (wie sie bis zu dieser Zelt berechnet sind) von dem Speicher in dem Rechner 55 in eine Torhersageeinrichtung 38 für die Folge der Klassennamen eingespeist. Biese Torhersageeinricbtung weist

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einen Übergangsspeiober für jeden Klassennamen und die entsprechende Wahrscheinlichkeit auf, und wenn aufeinanderfolgende Merkmalsnamen der Liste in den Übergangsepeiober 47 hinzugefügt werden, werden aufeinanderfolgende Meten ron Wahrscheinlichkeiten von Klassennamen ▼on de« Reohner 55 in die Vorhersageeinrichtung 38 geleitet. Die Vorhersageeinrichtung 38 bildet ein Sicherheit epegeleignal für jede Klasse, das auf das Produkt aller Wahrscheinlichkeiten bezogen ist, die von der jeweiligen Klasse empfangen werden, geteilt duroh die Summe der entsprechenden Produkte für alle Klassen. Sie Vorhersageeinrichtung weist außerdem eine Einrichtung zur Auswahl des vorhergesagten Klassensignals mit dem höobsten so erzeugten Sioherbeitspegelsignal auf und rum Anlegen über einen Leiter 62 an ein Gatter 61 und eine Vergleichsschaltung 63 auf. Obersteigt das böobete Sioherheitspegelsignal einen Annahnesohwellwert, so gelangt über einen Leiter 60 ein Signal an das offene Gatter 61, so daß der ausgewählte Klassenname an eine Ausgangsklemae 64 gelangen kann. Das Ausgangesignal wird jedooh nicht bei der selbstorganisierenden Arbeitsweise ▼erwendet, sondern lediglich zur Prüfung. Der Klassenna- «e auf de« Leiter 62, ganz gleich, ob das zugehörige Sioherheitspegelsignal den Annaheesohwellwert überstiegen hat oder nicht, wird in der Vergleichsschaltung 63 mit dem richtigen Klassennamen aus dem Rechner 34 verglichen«

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Stimmen die verglichenen Signale überein, so wird ein Signal über das Gatter 37 und einen leiter 65 zu der Vorhersageeinrichtung 38 geleitet. Stimmen andererseits die verglichenen Signale nicht überein, so wird ein Signal durch das Gatter 36 und über einen leiter 66 zu der Vorhersageeinrichtung 38 geleitet. Die Signale auf den Leitern 65 und 66 mögen dazu dienen, den Annahmepegel für die verschiedenen Klassen In der Vorhersageeinrichtung einzujustieren oder anderweitig verschiedene Para-

ZU

meter des Systems/bewichten.

Wie bereits zuvor erwähnt, bleibt der bistabile Schaltkreis 32 während der selbstorganisierenden Arbeitsweise in dem ^HOⁿ-Zustand, so daß das Gatter 33 immer offen ist,(wie das auch für das Gatter 46 gilt). Einige Zelt, nachdem der Merkmalsname in den Übergangsspeicher 47 gelangt ist, und zwar nach einer Zelt, die ausreicht, die Beendigung der Rechnungen zu ermöglichen, wird ein Signal über das Gatter 33 über einen Pfad 82 zu dem Schaltkreis 10 geleitet, um die Ableitung der feilsignale«fx und δ Υ wieder in Gang zu setzen, so daß die Kantenverfolgung des Zeichens weitergeht. Dieses Signal wird in der gezeigten Weise aus dem Übergangsspeicher 47 abgeleitet und mag außerdem, wie das noch später beschrieben wird, als ''Rücksprung"-Signal während des Erkennungsvorganges dienen. Die in Pig. 2 dargestellte Erkennungseinrichtung weist zusätzlich bereits beschriebene Bauteile, eine Orts-

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vorhersageeinrichtung 71, einen Zähler 72 und eine Vergleiobseinriohtung 73 auf. Diese brauchen nur während des ErkeunungSTorganges zu arbeiten, und dieser Vorgang soll nun beschrieben werden. Bei diesem Vorgang nehmen die Schalter 20 bis 25 die in der Zeichnung dargestellten SchaltStellungen ein, so daS die Gatter 26, 27» 29, 5O₉ 36 und 37 unwirksam und die Clatter 28 und 31 wirksam gemacht sind. Der bistabile Schaltkreis 32 mag nun einen seiner Zustände einnehmen, und des Rechner 35 bleibt untätig, obwohl mittlere EatferauEgswerte aus seinen Speichermatrizen herausgelesen werden aögen.

Wird ein zu erkennendes Zeichen der Earners 1 dargeboten, so sind die Übergangsspeieber 42, 47 unü 53 freigemacht und der bistabile Schaltkreis 32 befindet sich in seinem ^w0ⁿ-Zustamd« Biese Einrichtung gemäß Mg. 1 setzt eine systematische Abtastung des Bezirks in Gang, in dem sich das Zeichen befindet, uni zwar unter Steuerung äurch den Generator 4. Das geht so lange weiter, bis der Abtaststrahl auf eine Kante des Zeichens trifft, und dann wechselt die Sucheinrichtung zu einer Arbeitsweise Ute® bei der sie der Kante folgt, wobei sie die Erzeugung eines ersten Merkmalesignals durch die Reohenscbaltung zur rechten Zeit sowie die Verschlüsselung durch den Verschlüsseier 16 veranlaßt. Die Fombesobreibende des Merkmalssignals wird an die Vergleichsschaltung 40 angelegt₉ und die Ortsbeschreibende wird an den Obergangsspeicher

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Ια der glttohea Welse wie bei der selbstorganisierenden Arbeitsweise angelegt. Me formbeschreibende wird mit allen Tormbeeohreibenden in des Speiober 41 verglichen, und In de« Übergangaepeicher 45 wird eine Liste τοη Merkmalenamen zueammen mit Signalen für das Nad der Übereinstimmung eingespeichert. Ab Ende des Vergleiobszyklus werden die Merkmalenamensignale in des Obergangeepeiober 42, die hÖOhsten ^NMaS-äer-Überelnstlmmung"-Slgnalen zugeordnet sind,über die Gatter 28, 45 und 46 in den Übergangsspeiober 47 eingespeist. Bei dieser Arbeitsweise wird bein Auswählen dee Merkemlsnamenslgnals aus dem Obergangeepeiober 42 kein Anuabmescbwellwert angezeigt. Jedesmal dann, wenn ein Merkmalsnamenslgiial in den Übergangsspeiober 47 gelangt, gelangt ein Signal an das Gatter 31 und auSerdem über eine Verzögerungseinrichtung 85 an den Zähler 72. Der Zähler 72 erzeugt ein Ausgangssignal, das das Gatter 31 nach Empfang sweler Signale τοη dem Übergangsepeiober 47 wirksam macht. Dafor 1st das Gatter 31 unwirksam ge- { macht, nnd ee tritt keine inderung in dem Zustand des biitabllen Schaltkreises 32 auf. Das Gatter 33 bleibt wirksam und ein Signal wird durch dieses τοη dem Übergangsspelober 53 su dem Schaltkreis 10 der Sucheinrichtung geleitet, um die Arbeitewelse wieder in Gang zu setsen, bei der die Verfolgung der Kante erfolgt. Sie obengenannte Form τοη Vorgängen tritt für die ersten beiden Merkmale eines Zeichens auf, das durch die Sucheinrichtung gemäß

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rig. 1 Identifiziert let. let Jedoeb «in dritte· Merkmal Identifiziert worden und das dritte MerkmalsnamensignaX la den Obergangsspeieber 47 gelangt, so 1st da» Signaly das an das Gatter 51 gelegt 1st, Jetzt In der Lage, in de« bistabilen Schaltkreis 32 zu gelangen und diesen In den "1"-Zustand umzuschalten. Das Umschalten dee bistabilen Schaltkreises 52 In den "1"-Zustand maobt das Satter 34 wirksam, das Gatter 33 unwirksam und trennt τοη dpa Gatter 46 das wirkeammachende Signal ab, das sonst über ein Gatter 74 des bistabilen Schaltkreises 54 anliegt. Das Gatter 34 leitet das Ausgangeslgnal der Vorhersageeinrichtung 71 über den Pfad 83 an die sammelnden Schaltkreise 2 und 3, an die Reobensohaltung der Sucheinrichtung und an einen Obergangsspeicher 86. Sie Funktion der Vorhersageeinrichtung 71 sei nachfolgend näher betrachtet.

Wird ein Merkmalsnamensignal dem Obergangsspeicher 47 hinzugefügt, so extrahiert die Vorhersageeinrichtung 58 aus dem Gespeicherten in dem Rechner 55 eine Liste τοη Klaesenwabrsoheinlicbkelten und bringt alle die Klassenwabrscheinliobkelten in seinem eigenen Speiqher genauso wie während der selbstorganisierenden Arbeitswelse auf den neuesten Stand. Der Klassenname mit der größsten Wahrscheinlichkeit der Richtigkeit wird ausgewählt und an den Rechner 54 für die Merkmalswabrsc helnllcbkeit angelegt. Dort setst er die Auswahl des Merkmalsnamens

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Mm «ei bemerkt, da0 das Signal-"Weiterarbelten» auf des Pfad ü auch la den Übergangs- oder l&rsseltspeicher gelaagü. 1« dient sua Freimachen dieses Speiobers und sum Slaspeisea des Ausgangssignals in subtrahierender Weise is die Schaltkreise 2 und 3 ftr die Z und T loordlaateu und la die Reehensebaltung 15· Die EantenTerfolgang wird iaher wieder an der Stellung des Strahls in dang gesetzt, bevor die nicht erfolgreiche Vorhersage geaacht wurde. Wahrend des Selbstorganlslerens spielt der ffbergangsspeiober 86 keine Rolle, da keine Vorhersagen geaaoht werden. Das Torhergesagte Merkaalsnaaeneignal wird 1« laufe einer nicht erfolgreichen Vorhersage nicht in den Obergangsspelcber 47 geleitet.

Auf diese Weise wird aufgrund aufeinanderfolgender Vorhersagen, τοη denen einige erfolgreich und einige nicht erfolgreich sein aSgen, der Sicherheitepegel der Vorhersage des Elassennaaens, die durch die Vorhersageeinrichtung 58 erfolgt, so lange variiert, bis er den Annabmeschwellwert übersteigt und das Gatter 61 Qffnet, so daß g ein Elassennaaenaignal an die Ausgangsklemne 64 gelangen kann, was das Ansprechen der Einrichtung an das zu klassifizierende Zeichen darstellt. Die Vorhersageeinrichtung 58 bewirkt daher die Entscheidung zwischen den verschiedenen Arbeitsweisen.

Die Rechner, Vorhersageeinriohtungen und Speicher, die durch Blöcke in den Schaltbildern in den Flg. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt sind, sind nicht la einseinen

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gezeigt, da bei der praktleohea Anwendungsform der Erfindung, wie sie beschrieben worden 1st, sie alle durch einen allgemeinen Digitalrechner gebildet elnd, der ao programmiert 1st, daβ er In passender folge die suvor beschriebenen verschiedenen Funktionen ausführen kann· Es sei bemerkt, daB Irgendein allgemeiner Vielsweokdlgitalreohner In paeeender Welse programmiert werden kann·

Es sind natürlich viele Abwandlungeformen der Erfindung eöglioh. Z.B. kann die Merkmal·extraktlon aufgrund

einer Büsohelteohnik anstelle einer kantenfolgenden oder Konturteehnik erfolgen. Darüber hinaus kann die Einrichtung so ausgebildet werden, dad sie mit mehr als einem Torhersagepegel arbeitet, s.B· kennen die Merkmalenamensignale In dem Übergangsspeloher 47 suerst snr Auswahl Torhergesagter Gruppennamen verwendet werden, wenn Gruppen yon gewöhnlich wiederkehrenden Kombinationen von Merkmalen -vorkommen, und die so vorhergesagten Gruppennamen kennen dann sur Auswahl der Klassennamen verwendet werden· Sie Sucheinrichtung gemat Pig. 1 mag auch so ausgebildet werden, dal sie Haien eines Zeichen· anstelle von Kanten eines Zeichens folgt» Sie kleine sirkulare Abtastung würde dann die Seilen eprelsen. In diesem Tall kennten die Ausgangssignale der Kamera 1 nicht nur in einen Kurvenform- oder Krümmungsreohner, sondern aufierdem in Detektoren eingespeist werden, um Kreusungen und/ oder TerbiniuQgspunkte aufsufinden, und diese könnten als

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besoadere MerkBalsbesobreibende la de« Yorfaereagevorgang verwendet werden. Die Einrichtung kann außerden Mittel aufweisen, die von der Bedienungsperson während des Selbstorganisierens gesteuert werden können, ua den Abtaststrahl auf die Innenkante eines Zeichens zu richten.

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Claims

.- 26 Patentansprüche

1. Hinrichtung zur Zeichenerkennung, gekennzeichnet durch:

a) eine Sucheinrichtung zum Suchen eines nach einem oder mehreren Merkmalen zu klassifizierenden Zei-

w chens und zur Erzeugung eines Signals» das ein

Merkmal oder Merkmale kennzeichnet, die durch die Sucheinrichtung abgetastet sind,

b) eine Speichereinrichtung zum Speichern von Signalen, die für Klassen der Zeichen, jeweilige Merkmale und relative Lagen der Merkmale repräsentativ sind,

* c) eine Torhersageeinrichtung, die anhand des

kennzeichnenden Signals aus der Speichereinrichtung auswählt s

(1) Signale, die für die wahrscheinlichste Klasse des Zeichens repräsentativ sind,

(2) ein weiteres Merkmal, das, basierend auf der Klassenauswahl, wahrscheinlich den Merkmalen oder

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den durch die Speichereinrichtung abgetasteten Merkmalen zuzuordnen ist und

(3) den Ort dieses wahrscheinlichen Merkmales,

d) eine Einrichtung zum Aufsuchen des Zeichens an dem genannten Ort und zur Erzeugung eines weiteren ßignals, das für ein an dem genannten Ort abgetastetes"Merkmal kennzeichnend ist»

e) eine Einrichtung, die das weitere kennzeichnende Signal zur Entscheidung heranzieht, wenn die ausgewählte Klasse die wahrecheinlichste Klasse bleibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t daß die Sucheinrichtung Mittel aufweist, die ein Signal, das kennzeichnend für ein Merkmal ist, erzeugen, das wenigstens kennzeichnend für die Krümmung einer Kante des Zeichens in einem Bereich ist, in dem die Krümmung im wesentlichen konstant ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sucheinrichtung eine Elektro-

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nenstrahlabtasteinrichtung aufweist sowie Mittel, die den Elektronenstrahl veranlassen, der Kante des Zeichens zu folgen.

A. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch' gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung^tine^ liste von Wahrscheinlichkeiten von Merkmalen für „ vorgegebene Klassen von Zeichen enthält sowie eine Liste von Wahrscheinlichkeiten von Klassen von Zeichen für vorgegebene Merkmale.

5. Einrichtung nach einem der vörhergehefiSeh~Än-~ Sprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichereinrichtung für jede Klasse von in der Speichereinrichtung enthaltenen Zeichen eine Liste von Entfernungen zwischen Merkmalen der.jeweiligen Klassen enthält, wobei die Merkmale zu Paaren zusammengefaßt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einrichtung selbst organisiert, derart, daß es die leihen von Merkmalen in den Speichereinrichtungen in Abhängigkeit von dem Arbeiten der Sucheinrichtung re-

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präsentativen Zeichen anpassen kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhersageeinrichtung den Ort des wahrscheinlichen Merkmales unter Zuhilfenahme der Entfernung des wahrscheinlichen Merkmales von jedem der drei Merkmale vorhersagt, die durch das kennzeichnende Signal bestimmt sind.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung ZUHL^yergleioh eines Signals, das für ein an dem genannten Ort abgetastetes Merkmal kennzeichnend ist, mit einem ausgewählten Merkmal und durch eine Einrichtung, die dieses ausgewählte Merkmal in einem weiteren Arbeitsschritt der Vorhersageeinrichtung verwendet, wenn der Vergleich ergibt, daß die Auswahl richtig war, und die den weiteren Arbeitsablauf der Sucheinrichtung einleitet, wenn der Vergleich ergibt, daß die Auswahl unrichtig war.

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