DE2054547A1 - Musterverarbeitungssystem - Google Patents

Description

DIPI INa-KLAUS BEHN

S. ROBERT MUT PATENTANWÄLTE

DIPU-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

8 MÜNCHEN 22 Wi DEN MAYERSTRASSE B TEL. (0811) 22 2B3O-2SB1 92

5, November I97O Unsere Zeichen: A 37470-Ml/Sc

Firma KOGYO GIJUTSUIN

>-1, 1- Chome, Kasumigaseki, Chiyoda-Ku, Tokyo-To, Japan und

Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA 72, Horikawa-Cho, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Muster-Verarbeitungssystem

Die Erfindung betrifft Musterverarbeitungssysteme, insbesondere Systeme, in denen Muster wie Buchstaben, Ziffern und andere Symbole in eine Form verarbeitet werden, die in optimaler Weise ihre Erkennung und Identifizierung mit bestimmten Bezugsmustern zulassen.

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Auf dem Gebiet der Mustererkennung wird bisher ein Eingabemuster durch Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt, das dann unterteilt wird, so daß das Muster als endliche Anzahl von Punkten mit geeigneten Zwischenräumen vorliegt. Zur Identifizierung dieses Musters mit einem Satz vorgegebener Bezugsmuster werden diese zerlegten Werte in eine größere Anzahl von Schaltkreisen eingeführt, die eine Wertbestimmung und Summierung vornehmen, oder den Summierungsverstärker entsprechend der konventionellen Technik, welche auch bei elektronischen Analogcomputern verwendet werden (der Ausdruck "Wertbestimmungs/Summierungskreis" wird in dieser Beschreibung gewählt, da diese Schaltkreise zunächst den Wert bestimmen und dann die Summen aus diesen eingeführten Werten bilden). Es ist verständlich, daß der Zwischenraum zwischen den einzelnen unterteilten Punkten so klein wie möglich gemacht werden sollte, damit das Eingabemuster so getreu wie möglich abgebildet wird. Daraus folgt jedoch, daß eine große Anzahl von Unterteilungspunkten für jedes Eingabemuster in eine ebenfalls wachsende Zahl von Wertbestimmungs/Summlerungskreise eingebracht werden muß, die alle parallel zueinander in einem Musteridentifizierungs-Schaltkreis untergebracht werden müssen. Zu dicht beieinanderliegende Unterteilungspunkte sind deshalb im Hinblick auf die dadurch entstehenden hohen Kosten und die ansteigende Baugröße der Einrichtung nicht wünschenswert.

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Eine zu grobe Verteilung der Unterteilungspunkte bringt andererseits mit sich, daß das aufgeteilte Muster, das durch die Unterteilung des Signals erhalten wird, sich von dem gleichen Eingabemuster durch oeträchtliche Deformationen unterscheidet, wenn dieses bei der Eingabe eine andere Relativstellung als das erste hat. Derartige Deformationen werden von den Fachleuten allgemein als "Unterteilungsfehler" bezeichnet. Diese Unterteilungsfehler haben auch Auswirkung auf die Ausgangswerte der Bewertungs/Summierungskreise, in die die Werte eingegeben werden, die für die unterteilten Muster bezeichnend sind. Die Fehler werden bisher im allgemeinen in ihren Auswirkungen durch die Arbeitsweise der Bewertungs/Summierungskreise gering gehalten, werden jedoch nicht immer vernachlässigbar klein, wenn nämlich das Eingangsmuster in zu grobes Punktemuster unterteilt worden ist.

Die Erfindung basiert nun auf der Entdeckung, daß die in der Bewertung und Summierung des unterteilten Musters enthaltenen Fehler dadurch eliminiert werden können, daß das Eingabemuster in geeigneter Weise "verschmiert" wird.

Genauer gesagt heißt das, daß entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung jedes Eingabemuster in einer Weise verschmiert wird, daß es sich so eng wie möglich an die Gauß'sche Verteilung anlehnt. Das Verschmieren darf

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nicht unterhalb eines gewissen Grenzwertes durchgeführt werden, der von der Strichstärke des Eingangsmusters abhängt wie auch von dem Abstand zwischen den einzelnen Unterteilungspunkten. Eine zu starke Verschmierung wiederum beeinflußt die Fähigkeit, zwischen den einzelnen verschiedenen Eingabemustern zu unterscheiden, so daß in der Praxis das Verschmieren nicht zu weit von dem vorgenannten unteren Grenzwert entfernt sein sollte. Es sind die Ohm'sehen Widerstandswerte der Widerstände, die in den Unterteilungsschaltkreisen der Mustererkennungssysteme angewandt werden, die den Grad der Verschmierung bestimmen, so daß dieser Grad nicht mit veränderter Strichstärke der aufeinanderfolgenden Bildeingabemuster verändert werden kann. Es ist folglich anzustreben, daß die Strichstärke innerhalb eines bestimmten Bereichs normalisiert ist.

Eine ähnliche Normalisierung oder Stabilisierung der Eingabemuster gemäß einem bereits bekannten Verfahren, welches auf der Rückkopplung der festgestellten Strichdichte (nicht Strichbreite) jedes Eingabemusters beruht, wird bereits auf dem Gebiet der Wellenform-Bearbeitung und -Behandlung angewendet, indem die Spitzenamplituden der Ausgangswellen eines fotoelektrischen Wandlers festgestellt

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werden. Die Vorgänge bekannter Technik, die auf die Feststellung der Strichbreite von Eingangsmustern zurückgehen, um dasselbe Ziel zu erreichen, können in einem ersten Verfahrensschritt zusammengefaßt werden mit dem Ziel, die Striche oder Linien der Eingangsmuster zu ziehen, während in einem zweiten Verfahrensschritt die sogenannte kombinatorische Mathematik dazu benutzt wird zu bestimmen, ob bezüglich jedes unterteilten Eingabemusters die in gitterförmiger Anordnung liegenden Punkte mit den Punkten des Eingabemusters auf derselben Linie liegen oder nicht. Bei den vorher genannten bekannten Verfahren zur Behandlung von Ausgangswellenformen eines fotoelektrischen Wandlers werden die im wesentlichen zweidimensionalen Muster mit einer eindimensionalen Information beaufschlagt, so daß keine kla*e Bestimmung gemacht werden kann zwischen Signalen, die durch Rauschen, Abschattung und dergleichen beeinflußt sind, und Signalen, die erhalten werden, wenn die Linien, die das Eingabemuster darstellen, abgetastet werden. Die vorstehend genannten ersten und zweiten Verfahrensschritte, die auf der Feststellung der Strichbreite von Eingabemustern basieren, erfordern ziemlich umfangreiche logische Operationen, die nur mit verhältnismäßig groß dimensionierten Einrichtungen durchgeführt werden können und die ein sehr schnelles Lesen von Eingatenustern praktisch unmöglich machen.

- 6 -1098?!/1790

Es ist deshalb Hauptaufgabe der Erfindung, ein neues Musterbehandlungssystem zu schaffen, in welchem Muster wie Buchstaben, Ziffern und sonstige SymDole in eine For» verwandelt werden* die für Identifizierungs— zwecke besonders optimal ist.

Weiter besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Musterbehandlungssystem zu schaffen, in welchem die variierende Strichbreite der Muster durch einen Normalisierungsvorgang gleichmäßig gemacht wird innerhalb eines vorbestimmten Rahmens, um eine genaue und wirkungsvolle Identifizierung zu ermöglichen.

Mit der Erfindung soll weiterhin ein Musterbehandlungssystem geschaffen werden, in welchem Jedes Eingabemuster derart "verschmiert" wird, daß Fehler, die durch die Musterunterteilung im Bewertungs/ Summierungskreis entstehen können, durch diesen "Verschmiervorgang" praktisch eliminiert werden.

Ein weitere Aufgabe ist darin zu sehen, ein Musterbehandlungssystem zu schaffen, welches mit Eingabemustern mit normalisierter Strichbreite innerhalb eines

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vorgeschriebenen Bereichs arbeitet, um diesen "Verschmiervorgang" des Musters konstant zu halten. Das Musterbehandlungssystem nach der Erfindung soll außerdem vergleichsweise einfach aufgebaut sein, damit es mit hoher Geschwindigkeit mittels Parallelanordnung von Unterteilungskreisen arbeitet.

Es wird außerdem angestrebt, ein Musterbehandlungssystem zu schaffen, mit Hilfe dessen die unterschiedliche Strichbreite der Eingangsmuster fehlerlos festgestellt und normalisiert werden kann in ihrer ursprünglichen zweidimensionalen Form, ohne daß Störungen einen wesentlichen Einfluß gewinnen.

Darüberhinaus soll mit dem erfindungsgemäßen Mustei»· bearbeitungssystem eine Schwankung der Strichstärke der Eingangsmuster und mögliche Einflüsse von unstabilen Faktoren innerhalb eines fotoelektrischen Wandlers, der verwendet wird, hinreichend ausgeglichen werden können, so daß höchst zuverlässiges Auslesen der Eingabemuster sichergestellt ist.

Schließlich wird mit der Erfindung angestrebt,ein Musterbehandlungssystem zu schaffen, das auch Muster von

- β 109R91/1790

relativ schlechter Qualität zu verwerten vermag, ob sie nun schlecht handgeschrieben oder maschinengeschrieben sind.

Nachfolgend wird die Erfindung nun im einzelnen anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, beschrieben, wodurch gezeigt wird, wie diese einzelnen Aufgaben gelöst und welche Vorteile und Eigenschaften der Erfindung vorhanden sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches im Groben ein Musterbehandlungssystem gemäß der Erfindung wiedergibt;

Fig. 2 ein erläuterndes Diagramm, das den Verschmiervorgang eines Eingabemusters nach dem Gedanken der Erfindung verdeutlicht;

Fig. 5 eine grafische Darstellung einer Kurve 0 ρ in Abhängigkeit von£;

Fig. 4 eine grafische Darstellung einer Kurve k(ß) in Abhängigkeit von ß;

Pig· 5 eine grafische Darstellung zur Erläuterung

des Einflusses der Verschmierung eines Punktes x¹ gegenüber dem Punkt x;

Fig. 6 eine Darstellung eines Unterteilungsschaltkreises, der zur Erzeugung des verschmierten Musters nach Gern Grundgedanken der Erfindung verwendet wird;

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~ 9 —

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Schaltkreises für die

Strichbreitennormalisierung in dem Musterbehandlungssystem nach Fig. 1j

Fig. 8 ein Diagramm, das die gitterartig verteilten Punkte eines quantisierten Eingabemusters zeigt, welches in einem zweidimensionalen Register gemäß Fig. 7 gespeichert ist, wobei die Werte der Gitterpunkte als Eingabesignale den Bewertungs/Summierungskreisen in dem Strichbreiten-Normalisierungskreis nach Fig. 7 zugeführt werden;

Fig. 9 ein Diagramm für eine mögliche Maximalwert-Detektorschaltung in der Strichbreiten- Normalisierungsschaltung nach Fig. 7; und

Fig.10 ein erweitertes Blockdiagramm, welches im einzelnen einen Teil eines zweidimensionalen Registers zeigt, mit welchem die Strichbreiten-Normalisierungsschaltung nach Fig. 7 ausgestattet ist; dieses Diagramm dient der Erläuterung um zu zeigen, wie die Strichbreite eines quantisierten Eingabemusters in dem zweidimensionalen Register durch logische Operationen gesteuert wird.

Es soll zunächst Fig. 1 betrachtet werden, die eine Gesamtübersicht des Musterbehandlungssystems nach der Erfindung zeigt. Das Eingabemuster wird dabei durch Licht mit Hilfe eines fotoelektrischen Wandlers in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das Signal wird dann mit Hilfe eines Quatisierungskreises qHiantisiert und vorübergehend in einem zweidimensionalen Register gespeichert. Die quantisierten Vierte in dem zweidimensionalen Register, die für das zugeführte Eingabemuster kennzeichnend sind, werden mit Hilfe

- 10 -

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/2

einer Vielzahl von Unterteilungskreisen aufgeteilt, welche die Verschmierung des Musters gemäß dem Konzept der Erfindung durchführen, was später noch genauer erläutert wird. Diese aufgeteilten Werte werden dann in geeigneter Weise in Anordnungen zum Identifizieren durch Bewerten und Summieren des unterteilten Musters gegeben und zugleich, wie es die Zeichnung zeigt, in eine Strichbreiten-Normalisierungseinrichtung (dteim Detail noch beschrieben wird), um, falls dies erforderlich ist, die Strichbreite des im zweidimensionalen Register gespeicherten Musters auf eine Normalbreite zu bringen.

Die Beschreibung soll nun im einzelnen die Grund-

ngs

gedanken des vorgenannten Verschmieruvorgangs des Eingabemusters gemäß der Erfindung wiedergeben. Es sei angenommen, daß f(x) ein Muster ist, das durch Verschmieren eines eindimensionalen Musters f (x) um die Größe <r erhalten wird. Dieses verschmierte Muster wird durch nachstehende Gleichung bestimmt: ^:

-OO

Eine Funktion^(ξ) der Verschmierung ist durch folgende Gleichung gegeben:

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- 11 -BAD ORIGINAL

Damit ist die Beziehung

festgelegt unabhängig von den Werten von

Um nun das Integral aus der Gleichung (5) in Form einer Summe von Funktionen an mit gleichmäßigem Abstand (2ß) verteilten Punkten aufstellen zu können, wird eine Funktion 0 ( ψ , ß) eingeführt, die folgendermaßen definiert ist

', ß) ^ 2p ^ 0 (( 2n + 1) ß -

Es ist dann

lim0 (ξ ', ß) = 0 (< -5¹) d-ξ - 1 (5),

so daß zu erkennen ist, daß Gleichung (4) den Wert 1 annimmt im Grenzübergang von 13 nach O unabhängig vom Wert der Größe ^ '. Aus der Gleichung 4 kann also die Folgerung gezogen werden, daß die Funktion β(£ ', ß) nachfolgende

109871/1790 - 12 -

Beziehung erfüllt:

+ 2/3, ß)-0 (ξ', p (6),

so daß sie eine periodische Funktion mit der Periode 2ß darstellt.fi (ξ¹, Q) ist Außerdem eine gerade Funktion fc von £ ', da die Beziehung

(7)

aus der vorangehenden Beziehung (6) ableitbar ist unter Berücksichtigung, daß^(^) eine gerade Funktionalst. Aus den Beziehungen (6) und (7) läßt sich also ableiten:

(ß + fVf)s0 .(ß -S¹, /3) (8).

Damit ist erkennbar, daß die Funktion 0 (£', ß) Extremwerte annimmt, wenn ξ ' = O und ^¹ = ß ist.

Durch die Beziehungen (2) und (4) ergibt sich, daß die Funktion 0 (^¹, ß) stetig ansteigt im Bereich -ß <£'<() und stetig abfällt im Bereich o{f^f<ß, so daß die Funktion innerhalb folgender Grenzen liegt:

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0 (ο, ρ) * 0 ($», ß) ^0 (p, ß) (9).

Figur 3 zeigt eine grafische Darstellung der Punktion 0(%', ß)

Um den Grad der Konstanz zu demonstrieren, den die Funktion 0(£ ', ß) für verschiedene Werte von^¹ einhält, wird eine Funktion k(ß) eingeführt, die wie nachfolgend definiert ist:

ß)/ 0 (ß_; ß) (10).

Aus dieser Beziehung in Verbindung mit der Gleichung (4) läßt sich folgendes ableiten:

% + 1)² _ß2 Ze 2 P

K(ß) » -ss 5^ (11)

In einer Tabelle werden einzelne Werte von k(ß) berechnet nach der Gleichung (11), wobei ß steigend zwischen 0 = ß = angesetzt ist.

109821/1790

W hl i-J W

	co
O	C—
τ—	KJ Λ ■
	O
cn	cn
ο	•
	O
	cn
00	cn
O	• ο
	O
	ο
c—	O
•ι O	φ τ-
	Ο
VO	O
	O
O	•
	O
	O
m	O
•ι O	φ τ—
	,0OO
O
CVl	• ; 8
·»	ο
O	»
	O
r-	8
O

	ο
	C-
O	CVl
CVi	• O
	C—
	CVj
ΟΛ	ΚΛ
	• O
	m
	cn
00
	• ο
	CVi
	c—
•	• ö
	C-
VO	. in
	• O
	NO
in	Γ* Λ
r-	• O
	CVl
-* ;	CVl C-
* :	O
	in
	8
	O
	cn
\ CVJ )	00
•	• O
	in /Tv
•	CA • O

101121/

Wenn Abweichungen von nicht mehr als 0,7 % zugelassen werden, kann aus vorstehender Tabelle entnommen werden, daß

0 (ζ ', ß) = 1

( 0 ύ ß<0.9) (12).

Im folgenden wird eine genaue Bestimmung der Abstände der Musterunterteilungspunkte besprochen für eine gleichmäßige Verteilungsrate für die Verschmierung für jedes Eingabemuster. Es wird angenommen, daß ein Muster f(x), das um den Betrag verschmiert ist, wie es anfangs durch die Gleichung (1) definiert ist, durch gleichmäßig verteilte Punkte (2a) wiedergegeben wird, welche durch nachstehende Gleichung bestimmt sind:

X_n = (2n

Da die Verteilungsrate von f (x^!) im Punkte x¹ gegenüber dem Muster f (x ), das durch die Punkte χ vorgegeben ist,

2a (X - X¹)

— 0(-^iLT— ^{) lsfc}-

ist die Verteilungsrate von f (x¹) gegenüber dem Muster

- 16 -109871/1790

BAD

)f(x )ί in allen Punkten <x_n/ wie folgt bestimmt:

OO

^ Nach der Gleichung (12) müssen die Werte von a. innerhalb
des Bereiches

O ^ a<^0.9cr (15)

sein, wenn die Verteilungsrate der Verschmierung 0 ("-7?""* "~π~ konstant sein soll ohne Abhängigkeit vom Punkt x^f. Mit anderen Worten, der Abstand (2a) zwischen den Verteilungspunkten des Musters muß kleiner als 1.8crsein. Dies schafft ein definiertes Kriterium für eine gleichförmige Verteilung ψ der Werte an den Punkten eines vorgegebenen Musters f (x¹) gegenüber den Verteilungspunkten, wodurch if(χ )iiri einem
MusterverteilVorgang definiert wird.

Um nun die erforderliche Integration zur Bildung
des inneren Produktes eines Musters f(x) mit einer Funktion W(x) bei der Bewertung äquivalent in eine vereinfachte Form der Summation umzuwandeln, soll angenommen werden, daß
diese Muster f(x) und Funktion W(x) durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

- 17 109871/1790

BAD ORIGINAL

205A547

w(x) =

-oO

OT

ι «

(16).

Das innere Produkt (f, W) von f(χ) und W(x) ist dann:

-oO

(f, W) = lf(x)W(x)dx

(17)

Umgewandelt ergibt sich dann die identische Gleichungi

-'-oo

0 ( ) 0 1

χ-χ-

dx

χ· - χ"

(18),

worin bedeuten

(19)

Für die Integration der rechten Gleichungsseite der Formel (18), die dergestalt umgeschrieben ist,

7Γ-

(20),

^r-oo

1098^1/1790

- 18 -

muß die Beziehung aus der Formel (12) zufriedengestellt sein:

1 «2

■ ™—'*-⁺ T^- < °·⁹

Damit nun die Integration der Formel (17) in Form einer Summation geschrieben werden kann, wobei χ in der Formel (17) über die mit gleichmäßigem Abstand (2a) verteilten Punkte genommen werden, läßt sich das innere Produkt nach folgender Gleichung bestimmen:

(f, W) - 2a 2_ f((2n + 1 )a) W((2n + 1)a) (22)

Wenn nunCj=^**« ist, dann vereinfacht sichdie Gleichung (21) in

O«a/-%?~cr- 0.637 & (23).

Bei einem Muster mit einer Strichdicke 2b, das durch die Funktion f (x¹) gegeben ist, kann f(x) als ein Muster

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benötigt werden, das durch einen Wert b/1,4 gegenüber dem Original verschmiert ist. Da ein Werter sein muß, durch den f (x¹) gegenüber f(x) verschmiert ist, ist die Beziehung CT²= er² + (b/1,4)² in die Formel (25) einzusetzen. Es ergibt sich dann

(b/1.4)² ' (24)

/mit b = 1,4 ^₀,ist

Zur praktischen Darstellung dieser Gedanken der Erfindung soll ein Musterjbetrachtet werden, das quantisiert und in einer Matrix als schwarze und weiße Punkte mit 0,1 mm Intervallen gespeichert ist. (Die schwarzen Punkte stellen die Binärwerte 1 und die weißen Punkte die Binärwerte 0 dar.) Wenn diese Werte nun, die das Muster darstellen, aufgeteilt werden sollen auf einen von jeweils drei Bits sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, dann können die vorher genannten Punktionen der Verschmierung an 21 Punkten bei einem 5x5 Quadrat erhalten werden, während von den Ecken vier weitere Punkte entfernt werden, wie dies Fig. 2 zeigt. Für ein bestes Ergebnis können die von diesen 21 Punkten genommenen Werte mit den Koeffizienten bewertet werden, die ebenfalls in Fig. 2 angegeben sind. Dieses erfindungsgemaße Konzept, das

- 2o 1098?1 /1790

in seiner einfachen Form in Fig. 2 angedeutet ist, kann elektrisch durch den Aufteilungsschaltkreis verwirklicht werden, der in Fig. 6 beispielsweise gezeigt ist. Dieses Beispiel zeigt einen bekannten Summierverstärker, der auf einem Betriebsverstärker und Widerständen aufgebaut ist, P wie es die Gleichung zeigt. Es können jedoch mit dem gleichen Erfolg andere Mittel verwendet werden, wie beispielsweise eine Vielzahl von Digitaladdierern, von denen Eingangswerte entsprechend durch Verschmieren bewertet werden.

Durch Festlegen eines Mittelpunkts A für das Verschmieren (in der Fig. 2 als Beispiel angedeutet) für jeweils drei Bits des genannten quantisierten Musters sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, kann das unterteilte Muster, das nach dem Verschmieren erhalten wird, mit nur einem Neuntel der Unterteilungspunkte auskommen.

Es soll nun die Fig. 7 betrachtet werden, in der ein Schaltkreis gezeigt ist, mit dem die Strichbreite normalisiert wird. Mit Ziffer 1 ist ein fotoelektrischer Wandler bezeichnet, mit Hilfe dessen jedes Eingabemuster

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abgetastet werden kann und der die Dichtewerte in elektrische Signale umsetzt. Der Ausgang dieses fotoelektrischen Wandlers wird unterteilt und mit Hilfe des Quantisierkreises 2 in V/erte quantisiert, die Digitalwerte 1 oder O sind, je nachdem ob die unterteilten Werte einen bestimmten Grenzwert über- oder unterschreiten. Die Ausgangswerte dieses Quantisierkreises 2 werden vorübergehend gespeichert in einem zweidimensionalen Register 3. Mit Hilfe der vorher beschriebenen Mittel wird jedes Eingabemuster in ein quantislertes Muster umgewandelt und in dem zweidimensionalen Register J5 gespeichert. Eine Anzahl dieser Unterteilungskreise 3 oder ein Summierverstärker entsprechend herkömmlicher Technik werden mit Eingangssignalen von gleicher Größe versorgt, die definierte Punkte der quantisierten Muster in dem zweidimensionalen Register 3 umgeben. Diese Eingangssignale, die jedem Unterteilungskreis zugeführt werden, sind bewertet oder multipliziert mit konstantem Koeffizienten und dann dazu addiert. Eine Anzahl von Gruppen derartiger Unterteilungskreise ist beispielsweise in Fig. 7 gezeigt. Die genannten Punkte in der Mitte der genannten gleichgemachten Bereiche, von denen die Eingabesignale zu den Unterteilungskreisen 4 zugeführt werden, sind in Gitteranordnung angebracht, wobei die Gitterpunkte

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vertikal und horizontal im zweidimensionalen Register 3 verlaufen, wie dies durch ein Beispiel in der Fig. 8 gezeigt ist. In dieser speziellen Konfiguration der Fig. 7 sind die Unterteilungskreise gleichmäßig in drei Gruppen unterteilt entsprechend den drei horizontal verlaufenden Bereichen A, k B und C in Fig. 8|Und drei Maximalwert-Detektorkreise 5 sind zugeordnet zu den drei Gruppen der Unterteilungskreise vorgesehen, um einen Maximalwert unter den Ausgängen der Unterteilungskreise jeder Gruppe feststellen zu können. Ein Minimum der Ausgangswerte der drei Maxiinalwert-Detektorkreise wird mit Hilfe eines Minimalwert-Detektorkreises b festgestellt, wie dies Fig. 7 zeigt.

Der Maximalwert-Detektorkreis 5 kann leicht mit Hilfe der Unterbrechungseigenschaft von Dioden verwirklicht werden, wie dies als Beispiel in Fig. 9 gezeigt ist. In dieser Figur sind mit den Bezugszeichen 10, 11 und 12 Dioden bezeichnet, die mit den Eingangsklemmen des Schaltkreises verbunden sind, 13 Dezeichnet einen Eingangswiderstand, 14 einen Betriebsverstärker und 15 einen RUckkopplungswiderstand. Hat nun eine Eingangsspannung an der Diode 10 einen Maximalwert, dann sperren die Dioden 11 und 12, so daß nur die Maximalspannung auf den Eingangswiderstand 13 gelangt. Es kommt also nur die größte Eingangsspannung, die auftritt, bis

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zum Ausgang jedes Maximalwert-Detektorkreises 5· Der kleinste dieser Maximalwerte kann leicht durch einen Minimalwert-Detektorkreis von ähnlichem Aufbau festgestellt werden, wie dies dem allgemeinen Stand der Technik angehört.

Der Ausgangswert des Minimalwert-Detektorkreises 6 wird einem Pegeldetektor 7 zugeführt, der einen Schwellwert aufweist, welcher die normale Strichbreite darstellt, so daß dieser Pegeldetek'tor 7 ein Signal abgibt, das anzeigt, ob die Strichbreite eines in quantisierter Form im zweidimensionalen Register J5 gespeicherten Eingabemusters größer oder kleiner als Normalbreite ist.

Es sei nun angenommen, daß jeder der vorstehend genannten Bereiche, von dem Eingangssignale den Unterteilungskreisen 4 zugeführt werden, so bestimmt ist, daß die Linienbreite der quantisierten Muster in den zweidimensionalen Registern 3 überdeckt ist. Wenn der Strich des Musters mehr oder weniger genau in dem Bereich liegt, dann enthalten die quantisierten Werte zum großen Teil Binärwerte 1 (schwarze Punkte), wenn die Breite des Striches groß ist, und enthalten Binärwerte 1 zu kleinerem Anteil bei geringerer Strichbreite. Der zugehörige Unterteilungskreis 4 gibt eine hohe Ausgangsspannung ab im ersteren Fall und eine niedrige Aus-

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gangsspannung im letzteren. Es ist also möglich, die Strichstärke eines Eingangsmusters entsprechend dem Ausgangswert des Unterteilungskreises 4 festzustellen. Liegt dagegen der Strich des Musters mehr abseits vom Zentrum des vorstehend genannten Bereichs, dann kann der Ausgangswert des Unterteilungskreises 4 keine genaue Angabe über die Strichstärke enthalten. Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch überwunden, daß eine Anzahl von Unterteilungskreisen 4 vorgesehen wird, in die Eingangssignale von einer Anzahl gleich unterteilter Abschnitte des quantisierten Eingangsmusters eingegeben werden, wie dies beispielhaft durch Fig. 8 angedeutet ist. Auf diese Weise wird ein Strich des Musters immer einen dieser Abschnitte so schneiden, daß ein Maximalwert durch den zugehörigen Unterteilungskreis 4 erzeugt wird, dem das Signal von diesem Abschnitt zugeführt wird, in welchem der Strich des Musters nahezu durchs Zentrum läuft, und dieser Maximalwert wird dann mit Hilfe des Maximalwert-Detektorkreises 5 festgestellt.

-Es muß noch bedacht werden, daß die Unterteilungskreise 4 einen ungewöhnlich großen Ausgangswert abgeben, wenn zwei oder mehr Striche eines Eingabemusters sich zufällig in einem Punkt kreuzen, der in dem Bereich liegt, von dem Eingabesignale dem Kreis zugeführt werden. Dieser

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Nachteil wird ebenfalls mit der Erfindung dadurch ausgeglichen, daß die gleichmäßig unterteilten Bereiche in Gruppen von drei Regionen A, B und C aufgeteilt werden, wie dies Fig. 8 zeigt, und in dem ein Maximalwert von jeder entsprechend aufgeteilten Gruppe der Unterteilungskreise 4 erhalten wird. Der kleinste der Maximalwerte, der so von den Bereichen A, B oder C erhalten wird, wird dann durch den Minimalwert-Detektorschaltkreis 6 aufgespürt. Auf diese Weise wird das "Vorhandensein eines Kreuzungspunktes oder zweier oder mehrerer Striche eines Musters in einem der Bereiche A, B oder C, die die Abgabe außerordentlich hoher Ausgangswerte bei den Unterteilungskreisen nach sich ziehen, daran gehindert, eine korrekte Peststellung der Strichstärke des Musters falsch zu beeinflussen. Die drei Bereiche A, B und C werden auf verschiedentliche Weise abgewandelt, sowohl nach Anordnung als auch Anzahl entsprechend der Größe, Form oder Art des Eingabemusters, das bestimmt werden soll.

Es wird nun deutlich, daß ein Unterschied zwischen einer normalen Strichstärke und der Strichstärke eines Eingabemusters, die so von den quantisierten Werten im zweidimensionalen Register j5 erhalten wird, mit Hilfe des Pegeldetektors 7 der Fig. 7 aufgespürt werden kann. Wird die

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Strichstärke des Eingabemusters als geringer festgestellt als die normale Stjfrichstärke, dann kann diese Peststellung zum Quantisierkreis 2 rückgespeist werden, so daß dadurch der Quantisierpegel dieses Kreises gesenkt wird, oder zum · zweidimensionalen Register 5# ^so daß dadurch die Strichstärke des quantisierten Musters mit Hilfe logischer Steuermittel gesteuert wird, wie dies nachstehend noch erläutert wird. Wird die Strichstärke des Eingabemusters als größer als die Normalstärke festgestellt, so kann das Ergebnis ebenfalls rückgespeist werden, und zwar zum Quantisierkreis 2 und zum zweidimensionalen Register 3jum entweder den Quantisierpegel anzuheben oder die Strichstärke des im Speicher gespeicherten quantisierten Musters zu senken.

Anhand eines Beispiels soll nun gezeigt werden, P wie es möglich ist, die Strichstärke des quantisierten Musters in den zweidimensionalen Register 3 der Fig. 7 zu vergrößern mit Hilfe sogenannter logischer Operationen. Dazu zeigt Pig. 10 eine Anzahl von Flip-Flops, die in ' Zeilen und Spalten angeordnet sind. Das Bezugszeichen FF deutet auf ein Flip-Flop, das in Spalte η in der Zelle m des Registers angeordnet ist u.s.w.. Ein die Strichbreite normalisierendes Signal a, das vom Strich-

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Dreiten-Normallsierungskreis zugeführt wird zum Zwecke der Vergrößerung der Strichstärke in dem Muster; wird auf einen Eingang eines UND-Gatters eines Setzeingangs S eines jeden Flip-Flop gegeben, wodurch das UND-Gatter geöffnet wird. Die andere Eingangsklemme des Gatters ist mit einem ODER-Gatter verbunden, dessen Eingangsklemmen mit den Ausgängen von vier unmittelbar angrenzenden Flip-Flops verbunden sind sowie mit dem Ausgang des Flip-Flop selbst, dem das ODER-Gatter zugeordnet ist. Man nehme nun an, daß das Flip-Flop FF bereits gesetzt ist und am Rande eines Striches des Musters einen schwarzen Fleck darstellt. Die übrigen Flip-Flops

^FFn+1,m' ^PFn,nH-V ^FFn-1,m ^{und FF}n, m-1 ^{geben nun lhren} Beitrag zur Erhöhung der Strichstärke, wenn sie von dem

die Strichstärke normalisierenden Signal a gesetzt werden.

In diesem Augenblick bleibt das Flip-Flop FF selbst von

η, πι

diesem Signal unbeeinflußt.

Obgleich der Grad der Dichte eines jeden Eingangsmusters nur durch Binärdigitalwerte O und 1 dargestellt wird, wie dies die vorangehende Beschreibung des Strichstärkennormalislerungskreises zeigt, versteht sich für den Fachmann, daß dieser Grad auch durch drei oder mehr Werte

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109871/1790 ^_{0 0}ri61nM-

oder sogar durch analoge Werte dargestellt werden kann, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Ein unterteiltes Muster, das auf diese Weise in eine Form gebracht worden ist, die optimal für das Erkennen in einem Musterverarbeitungssystem verwendet werden kann, P wird dann in den Identifizierungskreis von geeigneter Gestaltung gegeben, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Durch voranstehende Beschreibung eines einzelnen Ausführungsbeispiels und dessen ganz spezielle Wirkungsweise wird die Erfindung selbst nicht eingeschränkt, die sich in ihrem Umfang aus den nachstehenden Patentansprüchen ergibt.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Musterverarbeitungssystem, gekennzeichnet durch Unterteilungsmittel, mit denen ein unterteiltes Muster erzeugt wird, indem ein zweidimensional vorliegendes Muster durch einen Verschmiervorgang unterteilt wird, Mittel zum Identifizieren des Musters durch Eingeben in eine Bewertungs/Summierungsvorrichtung für das unterteilte Muster, Mittel zum Feststellen der Strichstärke des Musters entsprechend den Ausgangswerten der Unterteilungsmittel und Mittel zum Normalisieren der Strichstärke des Musters mit Hilfe der Rückführung der Ausgangswerte der Detektormittel.
2. 2. Musterverarbeitungssystem, gekennzeichnet durch einen Quantisierkreis zum Quantisieren der elektrischen Signale, die ein zweidimensional dargebotenes Eingabemuster darstellen, ein zweidimensionales Register, in dem vorübergehend die quantisierten Werte, die das Eingabemuster darstell%en, gespeichert werden, eine Vielzahl von Unterteilungsschaltkreisen zum Unterteilen der quantisierten Werte des zweidimensionalen Registers durch einen Ver-

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   schmiervorgang, einen Identifizierungskreis zum Identifizieren des Eingaoemusters vom Bewerten/Summieren des unterteilten Musters und einen Schaltkreis zum Normalisieren der Strichstärke, der eine möglicherweise vorhandene Differenz zwischen einer Normalstrichstärke und der Strichstärke des unterteilten Musters feststellt, wie es durch die Werte dargeboten wird nach dem Unterteilungsvorgang, und zum Steuern der Strichstärke des Musters entsprechend , der festgestellten Differenz.
3. 3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmiervorgang zur Verringerung von Fehlern, die bei der Bewertung und Summierung der unterteilten Muster auftreten, nach folgender Formel durchgeführt wird:

   0 ^ a ^ 0,637 ]/cr_o ² + ( -Y₇P )² ,

   worin 2a = Abstand zwischen zwei Unterteilungspunkten des Mu st eis;

   2b = Strichstärke des Musters;

   Cf = benötigte Standardabweichung der Verschmierung sind.

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