DE2057382A1 - Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Getelhchaft mbH

Anmelderin:

Amtliches Aktenzeichen: Aktenzeichen der Anmelderin:

Böblingen, den 17. November 1970 bt-rz

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10 504 Neuanmeldung
Docket EN 967 034

Vorrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung

Die Erfindung betriff eine Vorrichtung zur automatischen Zeichenerkennung mit einer bei der Abtastung eines Zeichens Videosignale abgebenden Abtasteinrichtung, einer nachgeschalteten Schwellwertschaltung zur Digitalisierung dieser Videosignale und mindestens einem Speicher aus matrixartig angeordneten binären Speicherzellen zur Aufnahme der digitalisierten Videosignale.

Es ist bekannt, mittels einer Abtasteinrichtung, die beispielsweise als Lichtpunktabtaster ausgebildet sein kann, und einer entsprechend ausgelegten Schwellwertschaltung bei der Abtastung entstehende Videosignale zu digitalisieren und in einen Speicher einzugeben, der aus in Form einer Matrix angeordneten Speicherelementen besteht. Dieser Speicher enthält nach der Abtastung eine quantisierte elektrische oder magnetische Darstellung des abgetasteten Zeichens, üblicherweise ist an diesen Speicher eine Erkennungslogik angeschlossen, die beispielsweise mit Hilfe des Sondenverfahrens oder eines Maskenverfahrens einen Vergleich der quantisierten Darstellung mit vorgegebenen Bedingungen durchführt und ein Signal abgibt, das bei erfolgreicher Erkennung signifikant für das abgetastete Zeichen ist bzw. beim Auftreten von Konfliktfällen die Erfolglosigkeit des Erkennungsversuchs anzeigt.

Allen diesen bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur maschi-

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"~ 2 —

nellen Zeichenerkennung, die nach den angegebenen Prinzipien arbeiten, haftet jedoch als Nachteil an, daß sie nicht nur ein entsprechend feines Auflösungsvermögen der Abtastvorrichtung und demzufolge eine bestimmte Größe des die Videosignale aufnehmenden Speichers bedingen, sondern daß auch die Anzahl der zur Durchführung des Vergleichs notwendigen Glieder, d.h. die Größe der Erkennungslogik direkt proportional dem Auflösungsvermögen der Abtastvorrichtung ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, diese Nachteile zu verringern und die beispielsweise durch verschiedene Strichstärken ein- und derselben Zeichen auftretenden Schwierigkeiten bei der Erkennung zu vermeiden, ohne dadurch den Nachteil einer aufwendigen Erkennungslogik in Anspruch zu nehmen. Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art dadurch, daß zumindest ein Teil der Zellen dieses ersten Speichers Über eine Verknüpfung des Inhalts mehrerer Speicherzellen bewirkende logische Schaltungen mit einem zweiten Speicher verbunden ist, der eine geringere Anzahl von Speicherzellen als der erste Speicher aufweist und die durch die Verknüpfungsschaltungen verdichteten Videosignale speichert und daß , wie an sich bekannt, an die Zellen dieses Speichers logische Erkennungsschaltungen angeschlossen sind, deren Ausgangssignale das abgetastete Zeichen identifizieren.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Zellen jedes η-ten Speichers über eine Verknüpfung des Inhalts mehrerer Speicherzellen bewirkende logische Schaltungen mit einem (n+l)-ten Speicher verbunden sind, der eine geringere Anzahl von Speicherzellen als der n-te Speicher aufweist und die durch die Verknüpfungsschaltungen verdichteten Videosignale speichert, und daß η den (n+l)-ten Speicher logischen Erkennungsschaltungen zv? Identifizierung des abgetasteten Zeichens angeschlossen Sinti»

Die Daten in diesem ersten Speicher stellen ein zweidinensionales Mutter des zu erkennenden Zeichens dar und werden vor Anwendung

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der Erkennungskriterien logisch neu geordnet und verdichtet, um die durch verschiedene Stile und Größen desselben Zeichens sich ergebenden Unterschiede in den Mustern auszuschalten, aus einer niedrigen Zeichendichte resultierende Leerstellen zwischen den Daten aufzufüllen und aus fettgedruckten Zeichen stammende redundante Daten auszuschließen. Die logischen Operationen (Transformationen) reduzieren die Muster so weit, daß nur die Daten in jedem Muster übrig bleiben, die es innerhalb der zu erkennenden Gruppen eindeutig und daher bei Anwendung von Mindestkriterien erkennbar machen.

Weitere Merkmale der Erfindung können den Patentansprüchen, Einzelheiten der nachfolgenden Beschreibung, sowie den zugehörigen Zeichnungen entnowaan werden.

Es zeigen:

Fig. 1 in einem vereinfachten Schema ein Ausführungsbeispiel des Zeichenerkennungssystemes der Erfindung,

Fign. 2a und b symbolisch die Art, in der die an bestimmten

Stellen einer 2-Koordinaten-Speichermatrix stehenden Informationen nach vorgegebenen Regeln umgestellt werden,

Fig. 3 im einzelnen Steuerungen, die für die Registrierung von Videodaten in einer 2-Koordinaten-Speichermatrix benötigt werden,

Fig. 4 echematiech die Art, in welcher die Abtatt-

informatlon unter Steuerung der in Fig. 3 gezeig ten Steuerungen für eine nachfolgende Tran«formation in die richtige Stelle einer Speicher'· matrix gesetzt wird,

Fign. 5a, b u.c eine Kombinationemöglichkeit von Schaltungs-Docket en 967 034 10 9 8 2 2/1786

bauteilen für die verschiedenen logischen Verknüpfungen für die vorliegende Erfindung,

Fign. 6 und 7 Kombinationsmöglichkeiten von Schaltungsteilen

für andere logische Operationen,

Fig. 8 eine Videobit-Treibermatrix für die vorliegende Erfindung,

Fig. 9 die Videomuster-Speichermatrix,

Fig. IO eine fragmentarische Darstellung der Speichermatrix mit den für den ersten Schritt einer Datentransformation erforderlichen Elementen,

Fig. 11 fragmentarisch schematisch den zweiten Schritt

der Datentransformation,

Fig. 12 fragmentarisch einen weiteren Teil der Matrix,

der beim dritten Schritt der Datentransformation benötigt wird,

Fig. 13 fragmentarisch schematisch die zur zweiten

Transformationsanordnung gehörige Schaltung,

Fig. 14 schematisch weitere zur zweiten Datentransformation gehörende Schaltungen mit Teilen der zur ersten Stufe einer zweiten Transformation gehörenden Schaltung,

Fig. 15 einen Teil der zum ersten Schritt einer zweiten

Datentransformation gehörigen Schaltung,

Fig. 16 ein teilweiees Diagramm eines Teiles der zur

zweiten Stufe einer zweiten Datentransformation gehörenden Gerätes,

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Fig. 17 eine fragmentarische Darstellung eines Teiles

der in der dritten Stufe einer zweiten Datentransformation enthaltenen Schaltung,

Fig. 18a - 18d schematisch die räumliche Beziehung der aus

der Zeichentransformation resultierenden Information und das zweidimensionale Äquivalent des Speichers von beispielhaftem Zeichen nach einer zweiten Transformation, bezogen auf die Lage der Daten für die Erkennungsanalyse. Die Fign. 18a und 18b zeigen die Lage der Bits des Buchstaben "D". Die Fign. 18c und 18d zeigen eine Anzahl von Bitkombinationen zur Lieferung von EingangsSignalen auf die Erkennungsschaltung,

Fig. 18e eine fragmentarische Ansicht eines Teiles der

Erkennungsschaltung, die mit der zweiten Transformation verbunden ist, wie sie sich in den Fign. 18a bis 18d findet,

Fig. 19 eine fragmentarische schematische Ansicht

verschiedener Steuerschaltungen des Systems,

Fig. 20 eine schematische Ansicht weiterer Schaltungen,

Fig. 21 eine schematische Ansicht der Schaltung, die

die "Dehnung" der Videodaten vor der Transformation steuert und

Fig. 22 die Art, in der Zeichen "gedehnt" werden können.

Fig. 1 zeigt in stark schematisierter Form die Grundeinheiten eines erfindungsgemäßen Zeichenerkennungssystems.

Die abzutastenden Zeichen, wie z.B. die auf dem Aufzeichnungsträger 3 gezeigten Buchstaben, werden an einer Abtaststation

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durch einen geeigneten Transport vorbeibewegt. An der Abtaststation werden die zu erkennenden Zeichen durch einen konventionellen Lichtpunktabtaster abgetastet, der eine geeignete Kathodenstrahlröhre 5 enthält, welche durch eine Strahlsteuerschaltung 7 so gesteuert wird, daß sie ein geeignetes Abtastraster erzeugt. Die durch die Abtastung des Zeichens erzeugten Videosignale sind das Ergebnis des durch ein passendes Linsensystem auf einen Photoelektronenvervielfächer 9 oder einen anderen photoempfindlichen Empfänger geworfenen reflektierten Lichtes. Dieses Gerät liefert Videosignale auf einen Video-Verstärker 11, von wo sie auf die Schwellwertschaltung 13 geleitet werden. Die binären Videosignale werden dann auf eine Video-Speichermatrix 15 geleitet, wo die Information an geeignete Stellen über horizontale und vertikale Treiber 17 bzw. 19 eingegeben wird, die Ihrerseits wieder unter Steuerung der Adreßsteuerschaltung 21 und der vertikalen Registriersteuerung 23 laufen.

Die binären Videosignale In der Speichermatrix 15 werden nach vorgegebenen Regeln oder Bedingungen so transformiert, daß die an den verschiedenen Punkten in der Speichermatrix stehenden Informationen kombiniert und/oder so verschoben werden, daß eine unterschiedlich räumliche Beziehung zu den übrigen Informationen besteht. Diese Operation wird durch geeignete Schaltungen ausgeführt, die im Block 25 (Wandler 1) dargestellt sind. In der Praxis können diese Transformationsschaltungen aus mehreren konventionellen Verknüpfungsschaltungen bestehen. Nach der Transformation werden die transformierten Videodaten wieder an geeigneten Speicherstellen 27, die auch als zweite Speicherstellen bezeichnet werden, gespeichert. Diese zweiten Speicherstellen können die Form entweder eines separaten Speichers (Speicher 2) oder bestimmte Speicherstellen in der Speichermatrix 15 einnehmen. Von dem zweiten Speicher 27 wird durch die Schaltung 29 (Wandler 2) eine zweite Transformation vorgenommen, und dann werden die Daten von dort auf eine weitere Speicherstelle 31 (Speicher 3), auch als dritte Speicherstelle bezeichnet, geliefert. Aus dem Kurzzeitspeicher 31 werden die

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Daten auf die Erkennungsschaltungen 33 geleitet, die aus konventionellen Verknüpfungsschaltungen bestehen können, welche so angeordnet sind, daß sie bestimmte Ausgangssignale in Abhängigkeit von den Hustern der gelieferten Daten liefern und dadurch den Wert des abgetasteten Zeichens anzeigen. Von den Erkennungsschaltungen 33 können die die abgetasteten Zeichen darstellenden Ausgangssignale auf eine geeignete Benutzerschaltung gegeben werden. Die Speicherstelle 2 und die Speicherstelle 3 mit den Bezugszahlen 27 bzw. 31 sind zwar in Fig. 1 als separate Speicher außerhalb des Video-Speichers 15 dargestellt und können in der Praxis auch als separate Speicher vorgesehen werden, es ist jedoch auch die Verwendung einer 9 χ 10 Speichermatrix 15 zur Aufnahme der Daten nach der ersten und zweiten Transformation berücksichtigt.

Die Fign. 2a und 2b zeigen die Transformation der Daten in dem in Fig. 1 gezeigten System.

Es sind zwei Diagramme gezeigt, die beide zur Definition einer Transformation erforderlich sind. Fig. 2a zeigt eine Gesamtdarstellung der 9 χ 10 Matrix, in welcher das abgetastete Video-Bitmuster gespeichert ist. Die doppelten Linien definieren einen 5x6 großen Mittelteil, der als zweite Speicherstelle für das Originalmuster nach der ersten Transformation benutzt wird. Fig. 2b zeigt den 5x6 großen Mittelteil der Matrix für die Beschreibung noch einmal getrennt.

Beide Zeichnungen geben die Endstellung der Bits in der Speicherstelle 2 wieder und die Anfangsstelle der Bits, von der sie abgeleitet werden. In der linken oberen Ecke in Fig. 2a, z.B. 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 des Originalmusters werden von einem Quadrat durchzogen, von welchem eine Linie diagonal nach unten führt und in einem Kreis in der Stelle 3-3 endet, nämlich der ersten Stelle in der Speicherstelle 2. Dadurch soll gezeigt < werden, daß eines oder alle Bits, die sich ursprünglich in den Stellen 1-2, 1-2, 2-1 und 2-2 befinden, zu einem einzigen

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Bit In der Stelle 3-3 werden. In ähnlicher Weise zeigt Fig. 2a die Quelle aller Bits, die die Bits im Umfang der Speicherstelle 2 belegen.

Fig. 2b liefert ähnliche Informationen in bezug auf Stelle und Ursprung der übrigen Bits im transformierten Muster. Beispiele: 4-4 Ergebnisse hängen von einer Bitbedingung des Feldes 3-3 im Originalmuster ab; 4-5 von 3-4 und 3-5 im Original und 5-5 ist nach der Transformation schwarz, wenn eines oder alle Bits der Gruppe 5-5, 5-4, 4-5 und 4-4 ursprünglich schwarz waren. Durch diese Operationen werden 90 der möglichen Bits im Originalmuster auf 30 mögliche Bits im transformierten Muster verdichtet.

Die eigentliche Transformation ist für alle Zeichen unverändert (wenn eine Version der Transformation benutzt wird). Die Transformation erfolgt durch logische Operationen an einem Speicher, der aus binären Elementen besteht. Die Transformation verläuft von außen nach innen, d.h. die Positionen 5-5, 5-6, 6-5 und 6-6 werden entsprechend ihren Originalmusterbedingungen und denen der umgebenden Bits 4-4, 4-5, 4-6, 4-7, 5-7, 6-7, 7-7, 7-6, 7-5, 7-4, 6-4 und 5-4 gesetzt. Die zuletzt genannten Bits werden dann auf weiß zurückgestellt und wahlweise entsprechend den Bedingungen der sie umgebenden Bits eingeschaltet. Diese Operation wird wiederholt, bis die Transformation beendet ist und das transformierte Muster in dem 5x6 großen Mittelteil der 9 χ 10 Matrix steht.

Aus den Fign. 2a und 2b ist eine Grundtatsache bezüglich der ersten Transformation zu ersehen. Bitgruppen im Originalmuster werden zu einem Bit im Ergebnis kombiniert. Da das Originalmuster bis zu 90 Bits enthalten kann und das resultierende Muster bis zu 30 Bits, ergibt sich eine durchschnittliche Re duzierung oder Verdichtung im Verhältnis von 3:1.

Die Fign. 2a und 2b zeigen, dafi das Ergebnisbit im Ausgabeauster von der ursprünglichen Stalle, von der es abgeleitet wurde,

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auch verschoben wurde. Diese Verschiebungen sind In allen Fällen radial zum Schnitt der in Fig. 2a gezeigten Achsen gerichtet und durch einen dunklen Kreis in Fig. 2b dargestellt.

Die Auswirkung der Reduzierung und Verschiebung kann analog zu einer optischen Verkleinerung des Ursprungsbildes betrachtet werden. Das Ausgabemuster ist eine reduzierte und verzerrte Version des Eingabemusters.

Die Verzerrungen des Ausgabemusters erfolgen nicht willkürlich. Mit ihnen kann eine Vielzahl von Ursprungsmustern (resultierend aus mehrstiligen Zeichen derselben Identität) vor der Erkennungsfunktion auf ein Huster normalisiert werden. Die in die erste Transformation eingeführten Verzerrungsnormalisierungen sind folgende:

1. Zeichen mit Schrägstrichen, die im Originalmuster entweder nach außen oder nach innen laufen, haben nach der Transformation senkrechte Seitenstriche. Diese Forderung wird benötigt für mehrstllige Versionen der Zeichen M, N, W, (, ) und die Zahlen 4 und 5. Mit derselben Einrichtung werden Querstriche aus den Stilen herausgezogen, in welchen sie zum Längenausgleich kurz gehalten sind.

2. Nach außen gebogene Segmente der Selchen werden zu geraden Linien am Umfang des transformierten Musters verdichtet. Die Zeichen C₁ G, B, D, U und die Zahlen 2, 3_f 5, 6, 8, 9 und O werden auf diese Welse normalisiert.

Die Normalisierungeoperationen 1 und 2 sind nur vorteilhaft, wenn bestimmte Grenzen eingehalten werden. Die Schrägstriche im Buchstaben sollten z.B. nicht in Vertikalatriche umgewandelt werden, da hierdurch ein Grundattribut des Buchstabens zerstört würde. Fig. 2a zeigt, daß durch die konstruktion eine willkürlich· aber nicht unbedingt feste Grenze festgelegt wurde. Sie wird verwirklicht durch die ODER-Bedingung* die zwischen den

l»*.e R »7 03« _lü9822/-_l766

entsprechenden Bits in den Zeilen 1, 2, 8 und 9 einerseits land den entsprechenden Bits in den Spalten 1,2,9 und 10 andererseits vorliegt. Die Operationen 1 und 2 sind daher auf die Bits begrenzt, die innerhalb dieser Grenzen im Originalmuster liegen.

Durch die Transformation werden zwei weitere Normalisierungen vorgenommen:

3. Horizontale Zeichenstriche, die zwischen der Ober- und Unterkante des Zeichens verlaufen, werden entweder auf die dritte oder die vierte Reihe des Ausgabemusters verschoben. In Fig. 2b ist gezeigt, daß die Bits der horizontalen Striche, die entweder in der 6. oder der 7. Zeile liegen, in die Zeile 6 (Zeile 3 des transformierten Musters) verschoben werden. In ähnlicher Weise werden die Bits, die in der vierten oder fünften Zeile des Originalmusters stehen, in die Zeile 5 (Zeile 4 des Ausgabemusters) verschoben. Die Buchstaben E, F und H sind Beispiele für die erste Bedingung, die Buchstaben A, G und Teile des Q Beispiele für die zweite Bedingung.

4. Über die ganze Zeichenbreite verlaufende Schrägstriche werden durch die Transformation als solche erhalten, werden jedoch an beiden Enden verzerrt, wenn die diese Schrägstriche umfassenden Bits nicht in den Diagonalen der 9 χ IO Matrix liegen.

Eines der Ziele der ersten Transformation ist die Normalisierung des Videomusters, welches sich aus den verschiedenen Stilen der Zeichen mit derselben Bedeutung ergibt. Der Grad, bis am welchem dieser Stil durch die erste Transformation erreicht wird, ändert sich mit der Bedeutung des Zeichens vmd kann für kein Zeichen quantitativ angegeben werden.

Die Transformationemuster sind für die verschiedenen Stile eines Docket EN 967 034 109822/178 6*

jeden Buchstabens weniger unterschiedlich als die Originalmuster. In allen findet sich jedoch die Grundcharakteristik, auf der die Erkennung basiert, wie später noch beschrieben wird.

Diese Grundcharakteristik der Transformationsmuster ist in hohem MaBe sowohl bei fehlenden als auch bei zusätzlichen Bits im OriginalVideomuster unveränderlich. Die Toleranz der ersten Transformation für fehlende Bits ist in den Fign. 2a und 2b enthalten, jedoch schwer zu sehen. Es ist folgendes zu beachten:

1. Eine Spalte der Transformation (ein senkrechter Strich in der Transformation) ergibt sich aus verschiedenen bestimmten Konfigurationen von fünf schwarzen Bits in einer Spalte des Videomusters.

2. Eine Zeile der Transformation (ein horizontaler Strich) setzt sich durch mehrere Konfigurationen von sechs schwarzen Bits in einer Zeile des Videomusters zusammen.

Die Toleranz für "Störungen" in einem Zeichenerkennungssystem ändert sich mit der Zeichenidentität und mit dem Stil des Zeichens, Die Änderung mit der Zeichenidentität ist auf die Veränderungen in der Eindeutigkeit zurückzuführen, die in den Formen der Zeichen entsprechend der ursprünglichen Auswahl liegen, wie z.B. O gegenüber Q und O gegenüber X. Die verschiedenen Stile der Zeichen können außerdem den Grad der Eindeutigkeit weiter verändern.

Diese Zeichendifferenzen unterliegen der Veränderung durch die im Abtaster verwendet« Auflösung und der binären Forming der Abtasterdaten. Die Schätzung der Störtoleranz in einem konventionellen System ist so ungewiß, daß Fachleute auf die Abtastung von Husterzeichen zurückgehen (unvermeidlich bei einem unbestimmten und wertdarstellenden Prüffehler), bevor die Konstruktion der Auflösung- und Erkennungsschaltung endgültig festgelegt wird.

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Es wurde bereits betont, daß das hier beschriebene System die Störaufnahrae durch die niedrige Rasterauflösung wesentlich reduziert und daß das durch die hohe Toleranz des Systems für fehlende Bits ermöglicht wird. Eine gewisse Anzeige der Toleranz der ersten Transformation für Störungen bleibt jedoch für diese Beschreibung unerläßlich.

Die schwarzen Bits in einem Videomuster, die außerhalb des idealisierten Videomusters liegen, werden normalerweise als Störung bezeichnet. Hier zeigt sich in gewissem Grade eine falsche Benutzung des Ausdruckes, da das Wort Störung ein willkürliches Auftreten beinhaltet, was von den außerhalb liegenden Bits in einem Videomuster nicht gesagt werden kann.

Es gibt noch eine unkontrollierte Störkomponente, die das Dokument als Ursprung aufweist. Papierverfärbungen, veränderliche Faserdichte treten selten und willkürlich relativ zu den Zeichenstellen auf dem Papier auf. Diese Komponente 1st klein im Vergleich zu den Störungen, die beim mechanischen Druckvorgang ihren Ursprung haben.

Bei diesem Vorgang wird ein Farbband durch verschieden geformte Druckelemente gegen das Papier geschlagen und Farbe auf dem Papier in den Bereichen niedergeschlagen, die den Aufschlag aufnehmen. Die nicht direkt vom Druckelement gegen das Papier geschlagenen Farbbandbereiche berühren das Papier jedoch auch, und zwar mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und zu Zeitpunkten, die nach dem Aufschlag des Druckelementes liegen. Dichte und Struktur des Farbbandes, Masse und Geschwindigkeit des Druckelementes sowie Kennwerte von Papier und Andruckwalze sind die unwichtigeren Bestimraungsgrößen für die unerwünschten Farbband-Berührungsbereiche. Die wichtigste Bestimmungsgröße ist die Form des Druckelemente«.

Die Stellen dieser außerhalb liegenden Bits, die sich aus dem Druckprozeß ergeben, liegen unmittelbar neben den gültigen Bits.

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Die Grenzen der Zeichensegmente, definiert durch gültige Bits, werden dadurch unregelmäßig gestaltet und ihre Breite erhöht. Diese Verschlechterung des Videontusters ist das Ergebnis der Verschlechterung des Zeichens beim Abddruck auf dem Dokument. Die "reine" Erscheinungsform des mit einem Kohlefarbband geschriebenen Zeichens zeigt beim Vergleich des mit einem anderen Farbband geschriebenen Zeichens deutlich, daß diese Verschlechterung existiert.

Die im OCR bei der optischen Zeichenerkennung verwendeten Abtaster haben zwei Merkmale/ welche außerhalb liegende Bits in denselben Stellen addieren und von denen nicht zu unterscheiden, die aus dem Druckprozeß abgeleitet werden. In einem herkömmlichen Lichtpunktabtaster sind diese:

a) Die willkürliche seitliche Beziehung zwischen dem vertikalen Abtastweg und den vertikalen Zeichensegmenten und

b) die willkürliche Beziehung der Abtastabschnitte während einer vertikalen Abtastung und dem Auftreffen des Strahles auf horizontale Zeichensegmente.

Die Bits im Videomuster eines gebogenen Zeichensegmentes haben Nachbarbits, die entweder durch Punkt a oder durch Punkt b oder durch eine Kombination der beiden Punkte entstanden sein können.

Eine Toleranz für Videomuster mit zu großen Zeichensegmentbreiten und unregelmäßigen Grenzen scheint daher eine gültige Anzeige einer hohen Toleranz für Störungen zu sein. Diese Toleranz findet sich im vorliegenden System.

TRANSFORMATION NR. 2

In der zweiten Transformation soll die Komplexität und die Anzahl der Bauteile der Erkennungsschaltung reduziert werden. Die zweite Traneformation erreicht dieses Ziel durch weiter« Verdichtung des Auegabemusters der ersten Transformation vor

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- 14 -der Analyse durch die Erkennungsschaltung.

In der zweiten Transformation werden (1) überflüssige Spalten des ersten Transformationsiraisters entfernt (2) bestimmte Paare von Musterspalten verdichtet und (3) ganz schwarze Datenspalten in zwei bestimmten Stellen analysiert und anschließend entfernt. Diese Operationen der Transformation werden durch doppelte Benutzung der für die vertikale Registrierung der ursprünglichen Videodaten oft innerhalb der Speichermatrix benötigten Schaltung ausgeführt. Für die Steuerung der Operationen ist eine zusätzliche Schaltung erforderlich, da verschiedene Spalten des Eingabemusters einer oder keiner der drei Operationen unterworfen werden.

Die für die vertikale Registrierung der Videodaten in der Speichermatrix vorgesehene und nachfolgend noch genauer zu beschreibende Schaltung benutzt jede der zehn Spalten der Matrix als Abwärts-Schieberegister.

Die Einfügung wahlweise zu betätigender Schaltungen zwischen die Positionen der Zeilen 9 und 1 in den Spalten 3 bis 8 ermöglicht folgende Operationen auf den Spalten, die das Eingabemuster für die zweite Transformation enthalten.

a) Umlauf der Spaltendaten

Das Anlegen von 9er-Schiebeimpulsen an eine Spalte verschiebt den Inhalt der Spalte nach unten zur Zeile 9 von dort zur Zeile 1 und abwärts von der Zeile 1 wieder auf die Ursprungsposition. Mit dieser Operation wird der Bitinhalt der Spalten verglichen.

b) Verdichtung der Spaltendaten

Die Daten in zwei Spalten können in einer Spalte verdichtet werden/ wenn 9er-Schiebeimpulse auf beide Spalten gegeben werden und die Position in der 9er-Seile in einer ODER-Funktion verknüpft und auf die Positionen in der einen Zeile einer Spalte geleitet werden. Durch diese

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Operation enthält hinterher eine Spalte lauter weiße Bits und die andere ihre ursprünglichen schwarzen Bits zuzüglich der aus der zweiten Spalte übertragenen Bits, die auf einer anderen Zeilenposition standen.

c) Löschen von Spaltendaten

Jede Musterspalte kann auf lauter weiße Bits zurückgestellt werden, indem man die Position in der Zeile nach dem vierten Schiebeimpuls sperrt.

d) übertragung von Spaltendaten

Jedes Spaltenmuster kann auf eine andere Spalte übertragen werden, indem man 9er-Schiebeimpulse auf alle Spalten gibt und die 9er-Zeilenposition der einen Spalte mit der ler-Zeilenposition der anderen verbindet.

Die Eingabe zur zweiten Transformation (Ausgabe der ersten Transformation kann 3, 4, 5 oder 6 Spalten breit sein. Mit der Steuerschaltung für die zweite Transformation werden die oben aufgeführten Operationen so ausgeführt, daß die 4 bis 6 Spalten breiten Eingabemuster auf eine Standardbreite von 3 Spalten reduziert werden. Die Reduzierungsoperationen laufen notwendigerweise nacheinander und in einer von zwei Stufen ab.

STUFE 1 DER ZWEITEN TRANSFORMATION

Die Stufe 1 besteht aus zwei Operationen: Der Bestimmung der Breite des Eingabemusters und der Löschung aller ganz schwarzen Spalten, die seitliche Grenzen des Musters darstellen.

Diese beiden Operationen werden mit sieben Schaltungen, den sogenannten Spaltenelementen, gesteuert. Hierbei handelt es sich um bistabile Einheiten, die mit den Matrixspalten 3, 6, 7 und 8 verbunden sind. Sie werden über 5-Weg-UND-Glieder bestätigt, von denen «in Zweig «dt jeder der fünf Positionen in der Matrixspalte verbunden ist. Vier der Spaltenelement· tragen die Bezeichnung "b" (für schwarz) und sind mit den Spalten 3, 6, Docket EN 967 034 10 9 8 2 2/1786

und 8 verbunden. Drei Spaltenelemente sind mit "w" (für weiß) bezeichnet und mit den Spalten 6, 7 und 8 verbunden. Die "b"-E leine nt e werden gesetzt, wenn alle Bitpositionen der zugehörigen Spalten schwarz sind, die ¹V"-Elemente, wenn alle zugehörigen Bitpositionen weiß sind.

Mit den Stellungen der Spaltenelemente 6w, 7w und 8w wird die Breite des Eingabemusters bestimmt. Alle Eingabemuster beginnen mit der Matrixspalte 3 und wenn also die Stellen 6w, 7w und 8w gesetzt sind, ist das Eingabemuster drei Spalten breit. In ähnlicher Weise wird ein vier Stellen breites Muster durch Setzen der Positionen 7w und 8w angezeigt und ein fünf Spalten breites Muster durch Setzen nur der Position 8w. Wenn keine Position gesetzt ist bedeutet das ein sechs Spalten breites Eingab emus ter.

Mit den "b"-Spaltenelementen werden ganz schwarze Spalten aus dem Eingabemuster gelöscht, wenn sie seitliche Begrenzungen des Musters darstellen. Die Spaltenelemente 3b und 8b verursachen unveränderlich die Löschung ihrer ganz schwarzen Spalten. Die Elemente 6b und 7b führen zur Löschung der zugehörigen ganz schwarzen Spalten, wenn diese die letzte oder vorletzte rechte Spalte des Musters sind. Ist es die vorletzte Spalte, führen die Elemente 6b und 7b zur Löschung ihrer eigenen und der rechts daneben liegenden Spalte.

STUFE 2 DER ZWEITEN TRANSFORMATION

In den Operationen der zweiten Stufe erfolgt die endgültige Reduzierung des Eingabemusters auf eine Breite von drei Spalten. Die nötigen Reduzierungen erfolgen entweder durch Löschung von doppelten Spalten im Muster oder durch Verdichtung von zwei Spalten zu einer. Die Löschung doppelter Spalten ist die erste auf das Muster angewandte Betriebsart und wird gefolgt von einer Spaltenverdichtung. Beide Operationen werden bei Bedarf angewandt.

Die Anzahl der in der zweiten Stufe erforderlichen Spalten-Docket EN 967 034 109822/1786

reduzlerungen ändert sich und hängt von der ursprünglichen Anzahl von Spalten Im Eingabemuster und von der Anzahl der ganz schwarzen Spalten ab, die während der ersten Stufe gelöscht wurden. Die erforderliche Reduzierung liegt zwischen keiner und drei Spalten maximal.

Bei vier von zehn möglichen Fällen 1st keine weitere Reduzierung, in drei Fällen eine Spalte in zwei Fällen zwei Spalten und das Maximum von drei Spalten in nur einem Fall erforderlich. Logische Feststellungen in bezug auf die Bedingungen der schwarzen und weißen Spaltenelemente können leicht zu der Feststellung benutzt werden, zu welcher der vier Klassen ein bestimmtes Eingabemuster gehört. Als Beispiel sollen zwei Feststellungen für die Klasse genannt werden, die eine Reduktion von zwei Spalten erfordert: 8w und nicht 6w, 3b, 6b und 7b (Originalbreite fünf Spalten, keine schwarzen Spalten gelöscht) oder 3b und nicht 6w, 7w, 8w, 6b, 7b und 8b (Originalbreite sechs Spalten ohne Löschung).

Die Spalten 4, 5 und 6 werden auf nebeneinanderliegende Duplikate und mögliche Löschung geprüft. Die für den Vergleich des Bitlnhaltes dieser Spalten zusätzliche erforderliche Schaltung besteht aus sechs bistabilen Schaltungen, wobei eine 3er-Gruppe mit den Spalten 4 und 5 und die andere Gruppe mit den Spalten 5 und 6 verbunden 1st. Zwei Einheiten einer jeden Gruppe werden durch eine UND-Schaltung der siebten Zeilenpositionen der Spalten 4 und 5 und 5 und 6 verbunden. Eine der beiden ist so angeschlossen, daß sie gesetzt wird, w^nn beide Positionen weiß sind, die andere wird gesetzt, wenn beide Positionen schwarz sind.

Die dritte Einheit einer jeden Gruppe (Duplikat 4-5 und Duplikat 5-6) 1st als Endanzeige einer doppelten Bitkonfiguration in den Spalten 4 und 5 bzw. 5 und 6 vorgesehen, nachdem vier Schritte der Uralaufoperation mit den Spalten 4, 5 und 6 durchgeführt wurden. Zu diesen Zeitpunkt der Operation können die Bedingungen

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der Duplikateinheiten logisch so kombiniert werden, daß sie die Potentialreduzierung der Spalten durch Duplikation anzeigen. Die logischen Kombinationen sind: 6+5=4, es erfolgt keine Reduzierung; 6+5«4, Reduzierung um eine Spalte, Spalte 4 kann gelöscht werden; 5+4=1, Reduzierung um eine Spalte, Spalte 5 kann gelöscht werden; 6=5=4, Reduzierung um zwei Spalten, 5 und 4 können gelöscht werden.

Wenn die Potentialreduzierung gleich oder kleiner ist als die als notwendig festgestellte Reduzierung, erfolgt die Potentialreduzierung durch Sperren der entsprechenden Zeile drei Stellen vor dem fünften Verschiebeimpuls. Wenn diese Reduzierung nicht ausreicht, erfolgt die erforderliche Reduzierung durch Spaltenverdichtung.

Die Spaltenreduzierung durch Verdichtung erfordert maximal drei Spalten (Originalmuster sechs Spalten, keine ganz schwarzen Spalten oder Duplikate), kann jedoch auch kleiner sein. Die verdichteten Spalten werden nach der erforderlichen Reduzierung festgelegt:

Reduzierung von drei Spalten - 3+4, 5+6 und 7+8

(kein b-Element gesetzt). Reduzierung von zwei Spalten - 5+6 und 7+8

(Spaltenelement 3b gesetzt).

- 3+4 und 7+8

(Spaltenelement 3b nicht gesetzt) .

Reduzierung von einer Spalte - 5+6

(wenn zwei b-Elemente gesetzt).

- 7+8

(wenn nur 3b gesetzt).

- 3+4

(wenn 6b, 7b oder 8b alleine gesetzt).

Die Verdichtungeoperation folgt am zweckmäßigsten der Löschung Docket EN 967 034 10 9 8 2 2/1786*

doppelter Spalten. Eine zusätzliche Schaltung würde die gleichzeitige Ausführung mit der Reduzierung durch Duplikation während der letzten fünf Verschiebeimpulse gestatten, wenn alle Spalten des Musters gleichzeitig umlaufen gelassen werden.

ERKENNUNGSSCHALTUNG

Bei konventionellen optischen Erkennungssystemen sind die Komplexität und die Anzahl der Bauteile der Erkennungsschaltung ein Gradmesser für die erkennbare Gruppe und/oder die Möglichkeit des Systems mehrere Stile zu erkennen. Diese Beziehung stammt von der Notwendigkeit, irgendeinen Bezugswert im Erkennungsteil für jedes Zeichen der erkennbaren Gruppe und für jede annehmbare Veränderung eines jeden Zeichens in der Gruppe zu schaffen. Die Komplexität und die Anzahl der Bauteile der Erkennungsschaltung in konventionellen Systemen ist daher proportional dem Produkt aus erkennbaren Gruppengrößen und der annehmbaren Anzahl von Zeichenstilen.

Die Einführung der Mustertransformationen durchbricht diese Beziehung auf zweierlei Art: Videomuster werden reduziert und bis zu dem Punkt vereinfacht, an welchem nur die für die Erkennung wesentlichen Merkmale festgehalten werden; die Unterschiede zwischen verschiedenen Stilen desselben Zeichens werden reduziert oder entfernt. Die pro Merkmal erforderliche Anzahl von Bauteilen wird durch die erste Maßnahme, die Anzahl der Merkmale durch die zweite Maßnahme wesentlich reduziert.

Transformationsähnliche Manipulationen der Daten über die beschriebenen Manipulationen hinaus können dazu benutzt werden, um die Anforderungen an die Erkennungsschaltung weiter zu vermindern. Irgendwann wird jedoch einmal der Punkt erreicht, an welchem sich die für die Steuerung der Transformation zusätzlich erforderliche Schaltung und die für mehrere Merkmale erforderliche Schaltung die Waage halten. Für diese Beschrei«- bung wird angenommen, daß dieser Punkt mit der zweiten Transformation erreicht ist.

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Die zu beschreibende Erkennungsschaltung demonstriert die Benutzung mehrerer Merkmale für den Punkt/ an welchem ein großer Bereich von Stilvariationen erkennbar ist.

Die erste Operation bei der Erkennung oder die letzte bei der zweiten Transformation ist das Sammeln der verstreuten Zeilen von Daten, die das Ausgabeergebnis der zweiten Transformation enthalten.

Die wirtschaftlichste Stelle für die drei für die Erkennung zu analysierenden Spalten ist die Stelle mit den Spalten 6, 7 und 8 der Speichermatrix. Die Sammlung der drei übrigen Datenspalten erfolgt durch die oben beschriebene Operation (d). Vor Beginn der Datenübertragung werden die Spaltenelemente 6w, 7w, 8w, 6b und 7b zurückgestellt. Die Elemente 3b und 8b bleiben in dem Zustand, den sie bei Beginn der zweiten Transformation eingenommen haben.

Die Elemente 6w, 7w und 8w werden jedesmal zurückgestellt, wenn eine Spalte übertragen ist und mit der Veränderung ihrer Stellung wird die übertragung gesteuert. Wenn z.B. am Anfang der übertragung 7w nicht gesetzt und 8w gesetzt ist, ist zuerst die Spalte 7 in die Spalte 8 zu übertragen. Am Ende dieser übertragung ist 8w nicht gesetzt, 7w gesetzt und 6w kann gesetzt sein oder nicht. Wenn 6w gesetzt ist, hat als nächstes eine übertragung der Spalte 5 in die Spalte 7 und anschließend eine übertragung der Spalte 4 in die Spalte 6 zu erfolgen. Ist 6w nicht gesetzt, wird die Spalte 6 in die Spalte 7 übertragen und die letzte zu übertragende Spalte ist entweder die Spalte 5 oder die Spalte 4, die in die Spalte 6 übertragen wird. Auf jeden Fall ist die übertragung nach dem Ausschalten von 6w, 7w und 8w die letzte erforderliche übertragung. Zu diesem Zeitpunkt nehmen die Elemente 6b und 7b eine Stellung ein, die lauter schwarze Bits in den entsprechenden Spalten anzeigt, ein Umstand, den die Erkennungsschaltung ausnutzt.

Die im Zusammenhang mit den drei Datenspalten, die jetzt in den Docket EN 967 034 10 9 8 2 2/1786

Spaltenpositionen 6, 7 und 8 stehen, benutzte Erkennungsschaltung ist im Konzept äußerst einfach. Eine bistabile Schaltung (Erkennungselement), die jedes in der zu erkennenden Gruppe vorhandene Zeichen darstellt, ist die Grundanforderung. Jedes dieser Erkennungselemente kann am Ende der Datenübertragungszeit gesetzt werden, wenn es durch ein UND-Glied mit mehreren Zweigen betätigt wird. Die Zweige des UND-Gliedes sind mit je einer Position der Speichermatrix in den Spalten 7,8 und 9 verbunden. Abhängig von der Bedeutung des durch das Erkennungselement dargestellten Zeichens kann der Anschluß entweder an die schwarze oder die weiße Seite einer Matrixeinheit erfolgen. Um den Bereich der erkennbaren Stile zu vergrößern, können die Zeichen mehrere Bedeutungen haben. UND-Glieder mit mehreren Zweigen werden ODER-verknüpft, bevor das Erkennungselemente die mehreren Bedeutungen ausnutzen kann.

Einsparung an Vorteilen und Reduzierung der Treiber-Anforderungen auf ein vernünftiges Maß erfordern eine Modifizierung der oben beschriebenen Schaltung. Bestimmte Bitkombinationen sind für viele Zeichenbedeutungen gleich. Diese Kombinationen werden in den Treibereinheiten, die die Eingangsschaltungen für mehrere Erkennungselemente treiben können, UND-verknüpft. Jede Eingangsschaltung für ein Erkennungselement ist eine Kombination von Bitbedingungen, Bitkombinations-Treiberausgängen und den Spaltenelementen 3b, 6b, 7b und 8b. Die Stellung all dieser Elemente wird am Ende der Datenübertragung festgelegt und der für die tatsächliche Erkennung eines Zeichens erforderliche Zeitraum beschränkt sich somit auf die Abgriffszelt eines Erkennungselementes .

Die zweite Transformation kann weggelassen und eine andere als die beschriebene Erkennungsschaltung direkt nach der ersten Transformation eingesetzt werden.

Die Aufgabe der ersten Transformation für verschiedene Stile desselben Zeichens ändert eich in der Breite und Lag· im Speicherbereich, es ist jedoch äußeret unwahrscheinlich, daß die Muster Docket EN 967 034 10 9 8 2 2/1786

durch das Fehlen außerhalb liegender Bits fehlerhaft werden. Unter diesen Umständen wird vorgeschlagen, als Erkennungskriterium das bekannte Prinzip "Lakes and Bays" anzuwenden. Bekanntlich werden "bays" in bezug auf ihre Orientierung im Muster weiter unterteilt in oben, unten, links oder rechts und "lakes" ebenfalls mit oben oder unten bezeichnet, wenn in einem Muster zwei vorhanden sind. Die Schaltung zur Bestimmung dieser Merkmale ist prinzipiell einfach und nur wenige mehrfache Benennungen erforderlich.

Die für die vertikale Registrierung vorgesehene Schaltung, durch welche Datenspalten in der Speichermatrix nach unten verschoben werden können, 1st für die Bestimmung von "lakes" und "bays" ideal, da sie die vertikale Abtastung der Musterspalten seriell, seriell-parallel oder ganz-parallel gestattet. Somit sind Veränderungen in der Erkennungsschaltung möglich, wodurch Komplexität und Kosten umgekehrt proportional zur Arbeitszelt sind.

Die erforderliche Grundschaltung umfaßt ein bistabiles Speicherelement für jede Art von "bays" und "lakes", UND-Glieder mit mehreren Verzweigungen, durch welche Kombinationen dieser Speicherelemente zu Zeichenbedeutungen zusammengefaßt werden können und ein bistabiles Schaltelement, welches jedes Zeichen der erkennbaren Gruppe darstellt.

Die Existenz seitlicher bays wird durch Vergleich der Bits auf gleicher Position in zwei oder mehr nebeneinanderliegenden Spalten festgestellt. Wenn die Musterabtastung von rechts nach links läuft, zeigt eine Weiß-Schwarz-Folge eine linke "bay" und eine Schwarz-Weiß-Folge eine rechte "bay" an. Obere und untere bays werden durch eine Schwarz-Weiß-Folge bzw. eine Weiß-Schwarz-Folge während der letzten bzw. ersten Abtastungsechritte ermittelt.

"Lakes" werden ganz einfach durch Datenfolgen in der Spalte be-Docket en 967 034 10 9 8 2 2/1786'

stimmt. Ein kleinster unterer "lake" wird bestimmt durch eine Folge schwarz-schwarz-schwarz in einer Spalte für die ersten drei Abtastschritte gefolgt durch schwarz-weiß-schwarz und anschließend schwarz-schwarz-schwarz. Ein oberer "lake" weist eine ähnliche Folge auf, jedoch erst in den Abtastschritten 4, 5 und 6.

Anschließend wird eine Form einer Erkennungsschaltung für die erste Transformation für eine Abtastart beschrieben.

GENAUE BESCHREIBUNG DER SCHALTUNG

Fig. 3 zeigt schematisch eine vertikale Registrierschaltung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und durch welche Videodaten an die relativ zu Daten von anderen Abtastungen richtige Stelle in eine Speichermatrix gesetzt werden können.

Das Gerät umfaßt einen Lichtpunktabtaster 35 herkömmlicher Bauart zum Abtasten der Dokumente unter Steuerung der Schaltungen 37 und 39 für horizontale bzw. vertikale Abtastung. Der Lichtpunkt* abtaster verwendet einen vertikalen Abtastraster, bei welchem der Lichtpunkt relativ zum abzutastenden Zeichen nach unten läuft. Die aus der Abtastung des Dokumentes und der Zeichen resultierenden Signale werden durch geeignete Photoverstärker und Verstärker 41 erzeugt, deren Signale durch konventionelle Schwellwertschaltungen 43 in die entsprechende Form gebracht werden. Die von den Schaltungen 41 und 43 übernommenen Funktionen der Verstärkung und Formgebung sind in ihrer Art konventionell und allgemein bekannt und bedürfen daher keiner genaueren Beschreibung. Die Steuerungen für vertikale und horizontale Abtastung sind in ihrer Art auch allgemein bekannt und enthalten eine Widerstandeschaltung, die unter Steuerung des binären Zählers in Verbindung mit Leistungsverstärkern so ausgelegt und angeordnet sind, daß der Stromfluß in den Ablenkungsspulen der Kathodenstrahlröhre im Lichtpunktabtaster proportional zu dem durch die Steuerungen gewählten Wert der Widerstandaschaltung ist.

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Das Gerät läuft unter Kontrolle eines beispielsweise kristallgesteuerten Oszillators, an welchen eine für Formgebung und Stromverstärkung geeignete Schaltung angeschlossen ist, die als Primärquelle der Taktsignale für den Abtastraster und als Erzeuger für die Prüfimpulse des Videoausganges zu bestimmten Zeitpunkten während des vertikalen Laufes des Abtaststrahles dient.

Die übrigen in Fig. 3 gezeigten Bauteile steuern gemeinsam die Speichermatrixadresse, in welche die Bits der Videodaten zur Speicherung gesetzt werden. Anschließend werden diese Bits in der Matrix bei Bedarf vertikal verschoben, und liefern so eine vertikale Registrierung der gespeicherten Daten.

Die bei der vertikalen Registrierung verwendeten Hauptbauteile sind zwei Binärzähler mit je vier Stufen, die als erster Zähler 47 und zweiter Zähler 49 bezeichnet werden. Die vier Stufen in jecem dieser Zähler sind auf die übliche Weise kaskadenförmlg verbunden und die Ausgangssignale der Zähler werden auf eine Vergleicherschaltung 51 geleitet, die mehrere konventionelle UND-Glieder enthalten kann, wodurch ein Vergleich der in jedem der Zähler stehenden Werte möglich ist und einen höheren Wert entweder in dem ersten oder in dem zweiten Zähler oder einen gleichen Wert in beiden Zählern anzeigt. Bei einem höheren Wert im ersten Zähler wird eine entsprechende Verriegelung 53, bei einem höheren Wert im zweiten Zähler eine Verriegelung 55 gesetzt. Wenn diese Verriegelungsschaltungen einmal gesetzt sind, bleiben sie in dieser Stellung stehen, bis sie durch ein Ausgangssignal von der Vergleicherschaltung 51 zurückgestellt werden, welches anzeigt, daß dieselbe Zahl in beiden Zählern steht.

Der zweit· Zähler 49 wird durch Impulse vom Impulsgenerator 57 weitergeschaltet, dl« über «in UND-Glied 59 kommen, welches durch das Ausgangssignal der Videoverriegelung 61 gesteuert wird. Das erste bei einer Abtastung auftretende schwarze Videobit setzt die Videoverriegelung. Deren anschließend auf das UND-Glied Docket EN 967 034 109822/1786

59 gegebenes Ausgangssignal endet dann, so daß alle vor dem Setzen der Videoverriegelung während der Abtastung auftretenden Abtastimpulse den zweiten Zähler vorschalten, die hinterher auftretenden Impulse diesen jedoch nicht beeinflussen. Der Zähler wird am Ende jeder vertikalen Abtastung mit einem Signal auf der vertikalen Rückstelleitung zurückgestellt, welches von einem Frequenzteiler 63 kommt, der wiederum mit Impulsen vom Oszillator 45 gespeist wird. Der erste Zähler 47 wird durch Impulse von einer der drei Quellen weitergeschaltet.

Bei der ersten Abtastung eines Zeichens wird eine erste Abtastverriegelung 65 gesetzt und liefert ein Eingangssignal auf das UND-Glied 67, welches im übrigen dieselben Eingangssignale empfängt wie das UND-Glied 59, so daß in diesem Fall der erste Zähler synchron mit dem zweiten Zähler vorgeschaltet wird. So erhält man die zweite Bedingung, in welcher Impulse vom Impulsgenerator 57 über das UND-Glied 69, welches eingeschaltet ist, wenn die Verriegelung 55 gesetzt ist, auf den ersten Zähler geleitet werden.

Wenn die Verriegelung 55 gesetzt ist, liegt eine dritte Situation vor, in welcher die Abtastimpulse durch aufeinanderfolgende Gruppen von 14 Impulsen vorschalten, was der Subtraktion einer 1 vom vorhergehenden Wert gleich kommt, bis beide Zähler dieselbe Zahl enthalten. Das UND-Glied 68 liefert dann unter dieser Bedingung die notwendigen Impulse auf den ersten Zählerο Der erste Zähler wird nur am Ende der Abtastung eines Zeichens zurückgestellt, und zwar über ein UND-Glied 71, welches Impulse auf einen Zähler und eine Decodierschaltung liefert, die mit der Nummer 73 allgemein bezeichnet und so angeordnet ist, daß sie nach Erreichen der Zahl 14 ein Aasgangesignal liefert. Unter dieser Bedingung sind die Einechaltanforderungen für das UND-Glied 75 erfüllt, wenn die Vergleicherschaltung 51 für beide Zähler den gleich·» Inhalt anzeigt und das Signal an Auegang des UND-Gliedes 75 stellt dann die Verriegelung 53 zurück.

Die beiden Au*g*ng»*ign*l· werden von der in Fig. 3 gezeigten Docket EN 967 034 1 0 9 8 2 2 / 1 7 8 δ 6AD ORlGiNAL

Schaltung auf die Leitung 77 und die Leitung 79 geliefert. Die Impulse auf der Leitung 77 werden bei jeder vertikalen Abtastung nach dem ersten schwarzen Bit der Abtastung als Ergebnis der Einschaltung des UND-Gliedes 81 durch die Videoverriegelung 61 geliefert. Diese Impulse schalten die vertikale Adresse der Speichermatrix synchron mit der AbwärtsverSchiebung der Abtastung vor, so daß nachfolgende schwarze Bits bei jeder Abtastung entsprechend ihrer Lage in diese Abtastung gespeichert werden. Diese Signale haben außerdem die Funktion, die vertikale Adresse des ersten Bit bei gesetzter Verriegleung 55 zu bestimmen. Diese Bedingung ist vorgesehen als Ergebnis der Einschaltung des UND-Gliedes durch das Ausgangssignal der Verriegelung 55.

Die Impulse für die Abwärtsverschiebung der Speichermatrix, die auf der Leitung 79 erscheinen, bewirken eine Abwärtsverschiebung aller Daten innerhalb der Speichermatrix um eine Bitposition jedesmal, wenn sie in einer oder mehreren Abtastungen auftreten.

In Fig. 4 ist schematisch gezeigt, wie die schwarten Bits der Videodaten in der Matrix während der Abtastung ei .as Buchstabens "A" verschoben werden. Die Nummerierung oben in Fig. 4 bezeichnet die verschiedenen Abtastungen und die Blockformen dit Anordnung der Bits, die bei der Abtastung von 1 bis IG angetroffen wurden.

Dia drei aufeinanderfolgenden schwarzen Bits an der äußersten linken Seite traten während der ersten Abtastung auf und werden den Seilen 1, 2 und 3 der Spalte 1 der Matrix zugeordnet durch folgende Operation. Dursh das erste Bit der Videodaten wird die Videoverriegelung gesetzt. Die beiden folgenden Abtastimpulse liefern zwei Zeit-Ausgangsimpulse auf die Speichermatrix-Vorschal tleitung 77. Bei allen Abtastimpulsen, die vor dem Auftreten des ersten schwarzen Bits liegen, werden die beiden Zähler synchron vorgeschaltet. Wenn angenommen wird, daß die Zahl 10 erreicht wurde, kann der erste Zähler vorgeschaltet werden, da die Ver-

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riegelung für die erste Abtastung gesetzt ist. Das Vorschalten der Zähler wird gestoppt durch Setzen der Videoverriegelung und das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung zeigt einen gleichen Zählerstand an, wodurch diese Abtastung nicht beeinflußt wird. Am Ende der ersten Abtastung wird der erste Zähler durch denselben Impuls zurückgestellt, der die Lage des Abtaststrahles auf die nächste Abtastposition weiterschaltet.

Bei der zweiten Abtastung liegt das erste angetroffene Bit ein Abtastintervall früher, d.h. relativ zum Zeichen höher. Die Abtastung wird angehalten und alle Bits in den Zeilen 1,2 und der Spalte 1 um eine Position nach unten verschoben, bevor die zweite Abtastung wieder gestartet wird. Die vier aufeinanderfolgenden schwarzen Bits werden in den Zeilen 1, 2, 3 und 4 der Spalte 2 in der Matrix gespeichert. Bei dieser Abtastung sperrte das Auftreten des ersten schwarzen Bits die weitere Betätigung des zweiten Zählers bei der Zahl 9. Das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung zeigt einen höheren Wert im ersten Zähler an und setzt dadurch die Verriegelung für den ersten Zähler, der ein weiteres Vorschalten dieser Abtaststeuerungen verhindert. Nachfolgende Abtastimpulse schalten den ersten Zähler und den Substraktionszähler 1 weiter. Diese Vorschaltung läuft über 14 Impulse weiter. Zu diesem Zeitpunkt gibt die 14er-Decodier»chaltung 73 einen Impuls für die mögliche Rückstellung der ersten Zählerverriegelung 53 ab. Zu diesem Zeitpunkt wurde vom Inhalt des ersten Zählers effektiv eine 1 subtrahiert. Er steht jetzt auf 9 und das Signal auf der Gleichheitsleitung stellt zusammen mit dem Ausgangssignal der 14er-Decodierschaltung 73 die Verriegelung für den ersten Zähler zurück und beendet damit diese Operation. Die Abwärts-Verschiebeleitung 79 wurde gleichzeitig «rregt, ua die Bits der ersten Abtastung um eine Position nach unten zu verschieben. Die Rückstellung der Verriegelung für den höheren Wert in dea ersten zähler gestattet einen neuen Start der zweiten Abtastung und die nachfolgenden schwarten Bits werden den Zeilen 1, 2, 3 und 4 der Matrixspalte 2 zugeordnet. Der zweite Zähler wird am Ende der zweiten Abtastung auf O zurückgestellt und der

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OO

erste Zähler steht jetzt auf dem Wert 9.

Bei den Abtastungen 3 und 4 werden die Bits aller vorhergehenden Abtastungen jeweils um zwei Bitpositionen nach unten verschoben, da schwarze Bits auftreten, die zwei PrüfStellungen früher liegen als bei der vorhergehenden Abtastung. Das Setzen der Verriegelung für den höheren Wert im ersten Zähler hat dasselbe Ergebnis, welches oben für die zweite Abtastung beschrieben wurde, jedoch müssen zwei Gruppen von 14 Impulsen zum ersten Zähler addiert werden, bevor eine Gleichheit angezeigt wird.

Jede dieser Subtraktionen resultiert in einem Abwärts-Schiebeimpuls, so daß die vorhergehenden Daten bei jeder dieser Abtastungen um zwei Positionen nach unten verschoben werden. Die Abwärtsverschiebung wird bei allen Daten angewandt, für die sich aufeinanderfolgende höhere Zahlen im ersten Zähler ergeben. Der Vorschal timpuls für die Speichermatrix resultiert in der richtigen Speicherung des vierten Bits der vierten Abtastung, wie oben bereits erklärt wurde.

Während der fünften Abtastung werden alle Daten um eine weitere Stelle nach unten verschoben. Dabei werden dieselben Schaltungen betätigt, wie es für die zweite Abtastung beschrieben wurde. Am Ende der Abwärtsverschiebung enthält der erste Zähler den Wert 4. Sein Anfangswert 10 am Ende der ersten Abtastung wurde in der zweiten Abtastung auf 9, in der dritten auf 7, in der vierten auf 5 und am Ende der fünften Abtastung auf 4 herabgesetzt.

Bei der sechsten Abtastung werden die drei angetroffenen schwarzen Bits unter der normalen Adressieroperation der Speichermatrix-Vorschal timpulse in den Zeilen 1, 2 und 7 der Matrix gespeichert. Das erste schwarze Bit dieser Abtastung wurde auf derselben Ebene der Abtastung entwickelt wie bei der fünften Abtastung. Der zweite Zähler steht daher auf 4, auf demselben Wert wie der erste Zähler. Dieser Umstand führt zu einem entsprechenden Ausgangssignal der Vergleicherschaltung, welches die Schaltung

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jedoch nicht beeinflußt und der erste Zähler behält den Wert dieses Mal bei.

Bei der siebten Abtastung stoppt das erste schwarze Bit die Vorschaltung des zweiten Zählers bei dem Wert 5 und zeigt dadurch an, daß das erste Bit einen Prüfimpuls später während der Abtastung auftrat. Alle bei dieser Abtastung angetroffenen Bits fordern ihre Zuordnung zu den Positionen ein Bit tiefer als ihre Normalposition. Das erste bei dieser Abtastung angetroffene schwarze Bit führt zu einem Ausgangssignal für den höheren Inhalt des zweiten Zählers von der Vergleichereinheit, welches die Verriegelung für den höheren Inhalt des zweiten Zählers setzt. Wenn diese Verriegelung gesetzt ist, wird der Abtaster mit dem Auftreten des nächsten Abtastimpulses gesperrt, der erste Zähler auf 5 vorgeschaltet und ein Speichermatrix-Vorschaltimpuls erzeugt. Die vertikale Adresse der Speichermatrix wird dadurch um eine Position bei Bedarf vorgeschaltet und der Gleichheitsimpuls von der Vergleichereinheit stellt dann die Verriegelung für den höheren Wert des zweiten Zählers zurück. Die Abtastoperation wird wieder aufgenommen und der erste Zähler hält den Wert 5 für die nächste Abtastung fest.

Bei den Abtastungen 8, 9 und 10 werden die Bits tiefer als normal adressiert und zwar um jeweils 2 Bits bzw. 1 Bit. Bei jeder Abtastung arbeitet die Schaltung ähnlich wie ober, für die siebte Abtastung beschrieben, da in jedem Fall das Ausgangssignal für den höheren Wert des zweiten Zählers der Vergleichereinheit die entsprechende Verriegelung setzt. Am Ende der zehnten Abtastung steht im ersten Zähler der Wert 10 und weitere Registrierungsoperationen sind möglich. In diesem Fall zeigt ein Signal für Leerstellen das Ende des Zeichens an und dadurch wird der erste Zähler zur Vorbereitung für das nächste Zeichen zurückgestellt.

Die drei oben beschriebenen Operationsarten reiche» für die Registrierung eines Zeichens und natürlich für ject® beliebige

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Anzahl von Abtastungen aus, da sie der Reihe nach durchgeführt werden können.

SCHALTUNGSBESTANDTEILE

Die Fi gn, 5A und 5B zeigen die Anordnung der Integrierten bistabilen Schaltelemente. Fig. 5A zeigt einen symbolischen Block mit Eingangs- und Ausgangsleitungen, deren jeweilige Funktionen angegeben sind. Die einzelnen Schaltungen sind in Fig. 5B gezeigt. Die vier Eingangsanschlüsse sind: Fortschalten, auch als Takt bezeichnet,; Einstellen; Rückstellen und Übertrags eingang. Der Fortschalteingajng erfordert einen vom Erdpotential zu einem positiven Wert wie z.B. β Volt positiv verlaufenden Impuls. Der Einstelleingang erfordert ein Eingangssignal von Erdpotential und steht auf einem positiven Wert, wie z.B. +6 Volt. Entsprechendes gilt für die Betätigung des Rückstelleinganges. Der Ubertragsempfang wird in Verbindung mit dem Fortschalteingang betrieben und die Einheit wird eingeschaltet, wenn der Übertragseingang einen positiven Wert zu dem Zeitpunkt aufweist, an welchen» der Taktschalt- oder Taktimpulseingang vorhanden ist.

Das genaue Schaltbild i,a Fig. 5B zeigt die einzelnen Verbindungen der Elemente in einer Einheit, wie sie symbolisch in Fig. 5A dargestellt ist. Diese Schaltung besteht aus mehreren Transistoren und Dioden und braucht nicht näher erklärt su werden, da die Art, in der man di® jeweiligen Ausgangssignale unter den unterschiedlichsten Eingangsbedingungen erhält, anschließend angegeben ist und jede geeignete Schaltung verwendet werden kann, die diese Bedingungen erfüllt.

Kenn die Einheit eingeschaltet 1st, führt ihre Ausgangsklcume ein positives Potential wie z.B. β Volt und die komplementäre Ausgangsklanme Erdpotential. Bei abgeschalteter Einheit ist die Situation genau ungekehrt.

Jcsde dieser Einhalten kann all BitspeichereJeriWäEi· verwendet und p'dt anderen Elementen zusajnmengeschaltet werden, um, als Schiebe-

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- 31 register oder Binärzähler zu wirken.

Bei einer konventionellen gepackten Anordnung sind vier derartige Elemente pro Schaltkarte oder Träger vorgesehen. In Fig. 5A ist eine solche Einheit als Matrixelement bezeichnet und wird in dieser Form in der 90 Elemente umfassenden Video-Speichermatrix benutzt. Dieselbe Einheit wird an anderer Stelle als Diodenmatrixtreiber und als Binärzähler verwendet.

Die Fign. 6A bis 6C zeigen die Schalteinheit und zwei verschiedene Anordnungen von mehreren UND-Gliedern. Bei der in Fig. 6A gezeigten Anordnung umfassen die UND-Glieder eine konventionelle Dioden-Eingangsschaltung, die an einen ersten Transistor gekoppelt ist, der mit seinem Emitter an einen zweiten Ausgangstransistor angeschlossen ist und ein Ausgangssignal darstellungsgemäß auf die Klemme AO liefert. Bei Verwendung dieser Konfiguration als UND-Glied liegen die erforderlichen Eingangsspannungen normalerweise alle auf einem positiven Potential wie +6 Volt und der Ausgangspegel ist das Erdpotential. Wenn alle Spannungen abgenommen sind, steigt der Ausgangspegel auf einen positiven Wert. Als negatives UND-Glied kann diese Konfiguration auch eine ODER-Funktion liefern und in diesem Fall führt jedes Eingangssignal auf Erdpegel zu einem Ausgangssignal, welches normalerweise einen positiven wie z.B. 6 Volt annimmt und auf Erdpegel abfällt. Fig. 6B zeigt die Verwendung mehrerer der in Fig. 6A gezeigten Schaltungen auf einer Karte oder einem Paket zur Ausführung mehrerer logischer Funktionen. In ähnlicher Weise zeigt die Fig. 6C eine Anordnung mehrerer UND-Glieder, die an verschiedenen Punkten im Ausführungsbeispiel eingesetzt werden können.

Die Fign. 7A bis 7D zeigen die Schaltkarte und ihre externen Anschlüsse in der Anwendungsform als Vergleichereinheit bei der zweiten Transformation. Wenn ähnliche Positionsbits in den beiden verglichenen Spalten gleich sind, liefert die Schaltung ein 'Ausgangssignal wie z.B. das Signal OC in Fig. 7A, welches eine positive Spannung wie z.B. 6 Volt hat. Wenn die Bits verschieden

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- 32 sind, führt die Ausgangsspannung bei OC Erdpotential.

VIDEOBIT-EINSCHIEBEMATRIX

Die Funktion der in den Fign. 8a und 8b gezeigten Videobit-Einschiebeschaltung besteht darin, bestimmte Elemente in der Speichermatrix entsprechend der laufenden Abtastung und den Abtastsignalen zu adressieren und diese Elemente zu setzen, wenn die Videoschaltung eine Schwarz-Bedingung anzeigt.

Die Schaltung besteht aus 90 3-Weg-üND-Gliedern, die in derselben 9 χ 10 Matrix angeordnet sind wie die Speichermatrix. Das Ausgangssignal einer jeden dieser Schaltungen wird auf den Setzeingang eines an der entsprechenden Stelle liegenden Elementes der Videomuster-Speichermatrix gegeben.

Die drei Eingangssignale für jedes der UND-Glieder sind ein Spaltentreibersignal, ein Zeilentreibersignal und ein Videotreibersignal, die auf die entsprechenden Signalleitungen gegeben werden. Die Treiberelemente für Spalte und Zeile der Matrix werden von in den Fign. 5a und 5b gezeigten Elementen gebildet, die als Schieberegister gekoppelt sind. Sie sind in der Zeichnung als SRD bezeichnet und der Index gibt die zugehörige Spalte oder Zeile an.

Die in der Videobit-Einschiebematrix verwendeten 90 3-Weg-UND-Glieder werden als Videobitverteiler mit VBI und einen Index bezeichnet, der Zeile und Spalte angibt. So trägt das zur ersten Zeile und zur ersten Spalte gehörende UND-Glied die Bezeichnung VBI 1-1. Unter den oben beschriebenen Bedingungen führt das erste für ein Zeichen erscheinende Bit zu einem Ausgangssignal vom VBI 1-1. Wenn bei derselben Abtastung andere Videosignale auftreten, betätigen sie andere VBI's in der Spalte 1 in der richtigen Beziehung zueinander bezüglich der Videoabtastzeiten, in denen sie auftreten. In ähnlicher Weise wird der VBI 1-2 durch das erste Videobit betätigt, das bei der folgenden Abtastung des Zeichens auftritt und andere Bits der zweiten Abtastung betätigen VBI's in der zweiten Spalte, die Docket EN 967 034 ₁₀9822/1786

relativ zueinander In einem Abstand stehen, der den Videoabtast zeiten entspricht.

Da durch die Betätigung eines jeden VBI in den Fign. 8a und 8b ein ähnlich gelagertes Speicherelement in der Speichermatrix eingeschaltet wird, nehmen die Bits, die in jeder Spalte der Speichermatrix am Ende einer jeden Abtastung stehen, vertikal den richtigen Abstand voneinander innerhalb der Spalte an, haben jedoch keinerlei Beziehung zu den Bits in einer anderen Spalte. Diese Bedingungen erfordern die vertikale Registrierung, die vorher beschrieben wurde.

Darstellungsgemäß treibt jeder Schieberegistertreiber vier UND-Glied -Eingänge. Ein mit dem Komplementärausgang des Schieberegistertreibers verbundener Inverter treibt den Rest der Last. Das dritte Eingangssignal für die VBIs wird durch den Videosignalmischer VSM geliefert, der in den Zahlen dargestellt ist, die die Treiberanforderungen für die zugelassene Zahl von Eingangsleitungen enthalten.

VIDEO-SPEICHERMATRIX

Die Fign. 9a und 9b zeigen zusammen schematisch die Speichermatrix mit den 90 Speicherelementen, die in einem Rechteck das Bezugszeichen ME für Matrixelement und in einem Index die Bezeichnung der Spalte und Zeile tragen wie z.B. 1-1 für das Speicherelement in der ersten Zeile auf der ersten Spalte. Diese Speicherelemente werden von zugehörigen UND-Gliedern in der Videomatrix gespeist, was im Zusammenhang mit den Fign. 8a und 8b beschrieben wurde und das Ausgangssignal jedes dieser Videobit-UND-Glieder wird auf den Einechalteingang des zugehörigen Speicherelementes gegeben. Die Speicherelemente in jeder Spalte der Speichermatrix sind an unabhängige Schieberegister angeschlossen. Die Vorschaltanschlüsse eines jeden Elementes in der Spalte sind gemeinsam so verbunden, daß Bits in einer Spalte bei Anlegen von positiv verlaufenden Impulsen an die vertikal verlaufende Vorechaltleitung der Spalte nach

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unten verschoben werden. Eine unterbrochene Verbindung links unten an jeder Einheit ist der Einsehaltanschluß, der mit dem entsprechenden VBI-Schaltungsausgang verbunden ist.

Die Speicherelemente CE-6c, CE-7c und CE-8c sowie die Spaltenelemente CE-3b, CE-6b, CE-7b und CE-8b sind oberhalb und unterhalb der Matrixspalten dargestellt, zu denen sie gehören. Die Schaltung für diese Einheiten und ihre Funktion sind nachfolgend genauer als Teil der mit der zweiten Transformation verbundenen Schaltung erklärt.

SCHALTUNG FÜR DIE ERSTE TRANSFORMATION (WANDLER 1) Diese Schaltung hat die Funktion, daß in der 9 χ IO Videontuster-Speichermatrix stehende Videomuster nach vorgegebenen Regeln zu verschieben und zu verdichten und zwar in einen 5x6 großen Abschnitt in der Mitte desselben Speichers. Um dieselben Speicherpositionen, in denen die Bits des Eingabemusters gespeichert werden können, für das Transformationsmuster benutzen zu können, ist eine sequentielle Operation gemäß obiger Beschreibung erforderlich. Die Schaltung für die Transformation arbeitet in drei aufeinanderfolgenden Schritten, von denen jeder den beiden anderen sehr ähnlich, aber so dargestellt ist, daß die für seine Ausführung erforderliche Schaltung gezeigt wird. Bei jedem der zu beschreibenden Schritte ist die Schaltung beteiligt, die zu der Videomustef-Speichermatrix gehört. Somit können auch die betroffenen Speicherelemente bei jedem der verschiedenen Gesichtpunkte bei der Beschreibung der einzelnen Schritte ähnlich sein.

Beim ersten Schritt der Schrittfolge in der ersten Transformation werden vier Speicherelemente auf ihre Ausgabestellung für die erste Transformation gesetzt. Das sind die in Fig. 10 gezeigten vier Positionen ME 5-5, 5-6, 6-5 und 6-6. Diese Speicherelementpositionen sind im Schaubild in einer gestrichelten Linie eingeschlossen. Sie sind alle nach derselben Regel angeordnet, d.h., wenn si« gesetzt sind oder eine der benach-

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barten aber außerhalb der gestrichelten Linien liegende Einheit gesetzt ist, sollten sie als Teil der Transformationsausgäbe gesetzt sein.

Mit jedem der vier zu setzenden Elemente ist ein 4-Weg-ODER-Glied verbunden. In Fig. 10 sind diese 4-Weg-ODER-Glieder bezeichnet mit TRl, TR2, TR3 und TR4. Die komplementäre Ausgabe der zu setzenden Einheit und die Ausgaben für jedes der drei benachbarten Elemente bilden die Eingaben für diese Schaltung, die ein positives Ausgangssignal hat, wenn eines der angeschlossenen Elemente gesetzt ist. Der Beginn der Transformation wird zeitlich durch einen positiven Impuls "Start 1" für jedes der vier UND-Glieder festgelegt, an welche die Ausgabe der ODER-Glieder gelegt ist. In Fig. IO sind diese UND-Glieder mit TR5, TR6, TR7 und TR8 bezeichnet. Wenn eines der ODER-Glieder arbeitet, betätigt der zusammen mit dem Startimpuls auf die bezeichnete Leitung gegebene Ausgangsimpuls das UND-Glied, dessen daraufhin mit Erdpotential abgegebenes Ausgangssignal das entsprechende Speicherelement einschaltet. Die Transformation wird beendet durch Anlegen eines Impulses mit Erdpotential über die mit "ENDE 1" bezeichnete Leitung an den Rückstellanschluß der 12 ME-Einheiten, die um die vier gesetzten liegen. Dadurch werden die umgebenden Einheiten so gelöscht, daß sie durch den zweiten Transformationsschritt in ihre Transformationsposition gesetzt werden können.

Fig. 11 zeigt das vom zweiten Schritt der ersten Transformation betroffene Gerät. Die bei diesem Schritt in ihre transformierte Position zu setzenden acht Elemente sind in gestrichelten Linien im Schaubild eingeschlossen. Weitere vier Einheiten in der siebten Spalte sind gelöscht und können in diese Transformation eingeschlossen werden, die Transformation selbst ist jedoch symmetrischer, wenn ihre Einstellung bis zum dritten Schritt verzögert wird. Die in diesem Schritt zu setzenden Speicherelemente sind für ihre Endstellungen alle von zwei anderen Elementen abhängig, was aus der in Fign. 2a und 2b gezeigten Kon-

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figuration hervorgeht. Nach dieser Darstellung ist ein mit zwei Zweigen versehenes ODER-Glied für jedes in diesem Schritt zu setzende Element vorgesehen und an jedes dieser ODER-Glieder ist ein 2-Weg-UND-Glied angeschlossen wie im ersten Schritt. Die Zeiteinteilung für den zweiten Schritt erfolgt durch einen positiven Impuls, der gemeinsam an alle UND-Glieder angelegt und mit "Start 2" bezeichnet wird. Der Schritt wird beendet durch einen Erdpotential führenden Impuls mit der Bezeichnung "ENDE 2", der die 14 benachbarten Speicherelemente zurückstellt, deren erste Einstellung nicht länger gebraucht wird. Diese Verbindungen gehen aus der Darstellung in Fig. 11 hervor, deren Verdrahtung im einzelnen nicht mehr beschrieben zu werden braucht.

Die Fign. 12 und 13 zeigen das vom dritten Schritt der ersten Transformation betroffene Gerät. Am Ende des zweiten Schrittes bleiben 18 Speichereinheiten übrig, die in ihre Transformationspositionen zu setzen sind, was im dritten Schritt der ersten Transformation geschieht.

Die sechs Speicherelemente in jeder der Zeilen 3 und 7 und die angeschlossenen Schaltungen sind in Fig. 12 gezeigt, die Schaltung für die übrigen sechs Elemente in Fig. 13. Der dritte Transformationsschritt arbeitet genauso wie die beiden ersten. Die Bedienungen für die Transformationspositionen der Elemente sind aus Fig. 2a zu entnehmen und erfordern 2-Weg-ODER-Glieder und 4-Weg-ODER-Glieder. Die Leitungen mit den Bezeichnungen "START 3" und "ENDE 3" in den Fign. 12 und 13 sind gemeinsam so angeschlossen, daß alle 18 Einheiten in diesen beiden Darstellungen gleichzeitig gesetzt werden. Am Ende dieses dritten Transformationsschrittes ist das Muster vollständig im 5 χ 6 Einheiten großen Mittelteil der Speichermatrix enthalten und alle anderen Einheiten sind zurückgestellt worden.

SCHALTUNG FÜR DIE ZWEITE TRANSFORMATION (WANDLER 2) Die Schaltung für die zweite Transformation umfaßt die Unter-

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einheiten, die für die oben beschriebenen Operationen benutzt wurden, und zwar (a) Umlauf der Spaltendaten, (b) Verdichtung der Spaltendaten, (c) Löschung der Spaltendaten und (d) übertragung der Spaltendaten.

Diesen Operationen werden die Daten des Ausgabemusters der ersten Transformation unterworfen und daher laufen diese Operationen auf den Spalten 3 bis 8 und den Zeilen 3 bis 7 dieser Spalten ab.

Für alle diese Operationen sind neun Fortschaltimpulse eine Grundvoraussetzung und der Zeilentreiber für die Videobits-Einschiebematrix hat einen ähnlichen Bedarf. Die zu beschreibende Schaltung erfüllt diese beiden Anforderungen.

Die vier Einheiten im oberen linken Teil der Fig. 14 sind mit CTRl, CTR2, CTR4 und CTR8 bezeichnet und bilden zusammen einen binären Zähler. Dieser Zähler wird normalerweise durch das Erdpotential führende Ausgangssignal der Videoverriegelung in ihrer ausgeschalteten Stellung in Ruhestellung gehalten. Wird die Videoverriegelung durch ein Videosignal oder durch einen Umlauf-Steuerimpuls auf der angegebenen Leitung gesetzt, so wird dadurch der Zähler zum Betrieb freigegeben. Taktimpulse bilden den Eingang zur ersten Zählerstufe und der Zähler wird synchron mit diesen Taktimpulsen weitergeschaltet, bis der zehnte Impuls die den Zähler sperrende UND-B-Schaltung betätigt. Ein negatives Ausgangssignal dieser Einheit schaltet die Videoverriegelung wieder ab, wodurch die Rückstellspannung wieder auf die Zählerstufen über die dargestellte gemeinsame Rückstelleitung gageben wird. Die das Taktgebersignal aufnehmende UND-Schaltung ist während des Zählerbetriebes durch das Ausgangssignal der Videoverriegelung betriebsbereit und die auf diese UND-Schaltung gelieferten Taktimpulse werden invertiert und während des Zählerbetriebes auf die Spaltentreiberinverter geleitet. Für jede der von der zweiten Transformation betroffenen sechs Matrixspalten ist ein Inverter vorgesehen und diese Inverter sind

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oberhalb einer jeden solchen Spalte dargestellt. Diese Inverter sollen die richtige Polarität der invertierten Taktiinpulse wieder herstellen, um diese Impulse dann auf die Vorschaltanschlüsse der Speicherelemente in der Matrix leiten zu können.

Umlauf, Verdichtung, Löschung und Übertragung von Spaltendaten erfolgen durch Vorbereitung verschiedener Kombinationen von je zwei UND-Gliedern, die im Diagramm unterhalb einer jeden Spalte 3 bis 7 gezeigt sind. Eine Ausnahme von dieser Anordnung macht die Spalte 8, in welcher nur ein UND-Glied verwendet wird.

Die für die Übertragung benötigten UND-Glieder in der oberen Zeile sind mit UND-TSFR und die für den Umlauf benötigten in der unteren Zeile mit UND-CIRC zur Darstellung ihrer Funktionen bezeichnet. Die Ausgangsanschlüsse der Speichereinheiten in der untersten Zeile der Speichermatrix sind entsprechend an einen der Eingangsanschlüsse für jede Art von zur Spalte gehörigen UND-Glieder angeschlossen. Der zweite Eingangsanschluß für die UND-Glieder wird für eine Steuerspannung benötigt, so daß sie wahlweise betätigt werden können. Die Steuerschaltung wird nachfolgend beschrieben.

Die Ausgangsanschlüsse aller UND-TSFR-Schaltungen sind mit den Setzanschlüssen der obersten Einheit in der nächsten rechts folgenden Spalte verbunden. Eine vorbereitende Steuerspannung am Eingang zur der UND-TSFR-Schaltung, die zur äußersten linken von je zwei Spalten der Gruppe 3 bis 8 gehört und das Anlegen von neun Schaltimpulsen an beide Spalten übertragen die äußerste linke Datenspalte auf die äußerste rechte Spalte. Die Spalte 8 ist nicht mit einer UND-TSFR-Schaltung ausgerüstet, da eine übertragung über die Spalte 8 hinaus nicht erforderlich ist.

Di© Ausgangsklemmen aller UND-CIRC-Schaltungen sind mit dem Setzeingang des Speicherelementes in der obersten Position der Spalte verbunden, zu dor sie gehören. Eine an eine dieser Einheiten angelegte vorbereitende Kommandospannung asuzüglich

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der 9er-Schaltimpulse läßt die Daten einer Spalte in ihre Position zurücklaufen.

Wenn keines der zu einer Spalte gehörenden UND-Glieder eingeschaltet ist, werden durch angelegte 9er-Schaltimpulse alle Bits aus dieser Spalte gelöscht, da kein Rücklaufkreis vom Speicherelement der letzten Zeile zu einem Speicherelement einer ersten Zeile vorhanden ist. Die Schaltimpulse werden gleichzeitig auf alle Spalten gegeben und eines der zur Spalte gehörenden UND-Glieder muß betätigt sein, wenn die Daten in der Spalte ein Teil der Ausgabe der zweiten Transformation sein sollen.

Die für die zweite Transformation beschriebene Schaltung gegestattet die gleichzeitige übertragung aller Spalten um eine Position nach rechts für die neun Schaltimpulse. Die seitliche Verschiebung aller nach der zweiten Transformation verbleibenden Restbestände in die Spalten 6,7 und 8 kann auf diese Weise erfolgen. Die Verschiebung läuft unter Steuerung der Spaltenelemente 6w, 7w und 8w und wird anschließend im Zusammenhang mit dem Steuerteil für die zweite Transformation beschrieben.

Die zur zweiten Transformation gehörenden Steuerungen sind in den drei Figuren 15, 16 und 17 schematisch dargestellt und zeigen jede der drei aufeinanderfolgenden Stufen, die für die zweite Transformation erforderlich sind.

Fig. 15 zeigt die für die Grundsteuerung der zweiten Transformation erforderliche Schaltung und im besonderen die Schaltung zur Vervollständigung der ersten Stufe der zweiten Transformation. Drei sogenannte D-Einheiten oder bistabile Einheiten sind als Schieberegister zusammengeschaltet, dessen Stufen mit ST-I, ST-2 und ST-3 bezeichnet sind. Diese Einheiten steuern den Fortlauf der Operation durch die drei Stufen und liefern am Ende der zweiten Transformation ein entsprechendes Anzeigesignal.

Zwischen den Matrix-Speicherelementen der siebten Zeile in den Docket EN 967 034 1.09822/1786

Spalten 4, 5 und 6 sind zwei Vergleicher vorgesehen. Diese im oberen linken Teil der Fig. 15 dargestellten Vergleicher sind mit D-4=5 und D-5=6 bezeichnet. Ihre Ausgangsanschlüsse liefern Spannungen, die doppelte oder einfache Datenbedingungen in den Spalten 4 und 5 und 5 und 6 des Eingabemusters anzeigen.

Die mit "b" bezeichneten Spaltenelemente 3b, 6b, 7b und 8b, die in den entsprechenden Mustern ganz auf schwarz gesetzt wurden, werden ebenfalls zur Steuerung für die zweite Transformation verwendet. Die "c"-Spalteneleraente 6c, 7c und 8c, die in den entsprechenden Spalten auf ganz schwarz gesetzt wurden, tragen ebenfalls zu dieser Operation bei. Die c-Einheiten werden für die oben beschriebenen "w"-Einheiten eingesetzt. Sie haben dieselbe Funktion, nämlich die Breite des Eingabemusters zu bestimmen, sind aber für die Verwendung in dieser Schaltung besser geeignet. Die fünf UND-TSFR-Schaltungen 3-4 bis 7-8 und die fünf UND-CIRC-Schaltungen 4-8 sind schon vorher dargestellte Arbeitsschaltungen und wurden im Zusammenhang mit der Schaltung für die erste Transformation beschrieben.

Die Operationen der ersten Stufe bestehen aus der Löschung der Spalten, die nur schwarze Bits enthalten, aus dem Eingabemuster entsprechend der Einstellung der b-Spaltenelemente und dem bitweisen Vergleich der Spalten 4 und 5 bzw. 5 und 6, so daß die Vergleichereinheiten D-4-5 und D-5=6 als Vorbereitung für die zweite Stufe gesetzt werden können. Die Operation der ersten Stufe wird eingeleitet durch die Einschaltung der ersten Stufe des Schieberegisters FP-I. Der Spannungspegel am CO-Anschluß schaltet die Schiebeimpulsschaltungen so ein, daß neun Schiebeimpulse auf jede Spalte des Eingabemusters gegeben werden.

Während dieser Musterverschiebung wird eine Datenspalte gelöscht, indem man die entsprechende UND-CIRC-Einheit ausgeschaltet hält, d.h. die Spannung am Eingangsanschluß auf einem geeigneten Pegel. Eine Spalte wird erhalten oder umlaufen gelassen, indem man eine

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positive Spannung wie z.B. 6 Volt an die entsprechende UND-CIRC-Eingangsklemme anlegt. Die erwünschten Löschoperationen sind folgende:

1. Spalte 3 löschen, wenn 3b gesetzt, Ausnahme nur 3-spaltiges Muster.

2. Spalten 7 und 8 löschen, wenn 7b gesetzt ist.

3. Spalte 8 löschen, wenn 8b gesetzt ist.

Damit die "b"-Elemente die gewünschten Löschungen vornehmen und anschließend nicht mit späteren Operationen überlappen, ist jede dieser Einheiten mit einem zusätzlichen UND-Glied ausgerüstet. Dieses UND-Glied ist direkt unter jeder b-Einheit unten in Fig. 15 dargestellt. Ein Anschluß jeder dieser Zusatzeinheiten wird durch den Einschaltanschluß FP-I gespeist, der andere durch den CO-Anschluß der zugehörigen b-Einheiten. Die Zusatzeitnh«4;te© arbeiten unter der Bedingung, daß Stufe 1 fortgeschritten ist und die entsprechenden b-Einheiten ausgeschaltet sind.

Mit jeder der UND-CIRC-Einheiten ist ein ODER-Glied so verbunden, daß der Umlauf von Spaltendaten auf mehreren Quellen gesteuert werden kann. Diese Einheiten sind mit dem Zusatz "cc" für Umlaufsteuerung gekennzeichnet und mit Ausnahme der dritten bei allen Spalten gestrichelt dargestellt, da sie in dem folgenden Schaubild für die zweite Stufe dargestellt sind. Die Einheit 3cc ist nur für die erste Stufe erforderlich und wurde daher in ausgezogenen Linien dargestellt. Eingeschaltet liefern die cc-Einheiten eine positive Spannung wie z.B. 6 Volt auf den Eingang der UND-CIRC-Einheiten.

Wenn die 3b-Einhelt ausgeschaltet und die Einheit FP-I eingeschaltet ist, liefert die Zusatzeinheit +3b eine Ausgangsspannung von O Volt. Diese Ausgangsspannung an einer Klemme des ODER-Gliedes 3cc läßt die Ausgangsspannung auf einen positiven Wert ansteigen und somit die Einheit 3+CIRC einschalten, so daß die Daten in Spalte 3 erhalten bleiben. In ähnlicher

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Weise führt ein 3-spaltiges Muster zur Betätigung der Einheit UND_NP (für enges Muster), da die Einheiten 6c, 7c und 8c nicht gesetzt sind und zu einem O Volt-Eingangssignal zum ODER-Glied 3cc und dem Umlauf der Daten in Spalte 3 ungeachtet der Stellung des Elementes 3b.

Der CO-Anschluß von 7b ist mit den Zusatzeinheiten (aux) 7b und 8b verbunden. Wenn 7b eingeschaltet ist, sind die Zusatzeinheiten 7b und 8b ausgeschaltet. Die daraus resultierende Ruhestellung der cc-Einheiten führt zu einem Löschen des Inhaltes der Spalten 7 und 8. Wenn 7b ausgeschaltet und 8b eingeschaltet ist, wird nur die Zusatzeinheit 8 ausgeschaltet und nur die Spalte 8 gelöscht.

Die Fign. 16a und 16b zeigen zusammen die für die Kontrolle der zweiten Stufe der zweiten Transformation benötigte Steuerschaltung. Diese Schaltung besteht im wesentlichen aus einer Vielzahl von logischen Einheiten zur Kombination bestirnter Bedingungen, die Ausgangssignale liefern, welche für die vorher beschrieben« erwünschte Operation der CIRC- und TSFR-Schaltungen stehen. Diese Schaltung reduziert die Anzahl der im Eingabemuster nach den Löschungen der ersten Stufe noch verbleibende Spalten auf 3. Die in den Fign. 16a und 16b gezeigte Schaltung nimmt die erforderlichen Reduzierungen entsprechend der Beschreibung für einen Umlaufzyklus der Videodaten vor. Die in der rechten Spalte der Zeichnung dargestellten ODER-Glieder liefern Ausgangsimpulse auf die TSFR- und CIRC-Einheiten, die die geforderten Operationen an den Musterspalten in der Speichermatrix vornehmen. Die auf der linken Seite der Zeichnung dargestellten logischen Einheiten bestimmen die Kombination der für das gerade in Transformation befindliche Muster zu betätigenden Steuereinheiten. Die Eingänge für diese Bestimmung sind die Spannungen an den Klemmen der Grundsteuereinheiten, d.h., an den Klemmen der "b^M- und ^Nc"-Spaltenelemente sowie der Vergleichereinheiten D-4-5 und D-5-6. Die auf der linken Seite der Fign. 16a und 16b dargestellten UND-Glieder tragen numeri-

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sehen Bezeichnungen von 1 bis 17. Die Ausgangsleitungen von jedem dieser UND-Glieder tragen über der Linie eine Angabe der Bedingungen, unter denen das Ausgangssignal bei O Volt liegt, während die durch die Signalleitungen auszulösenden Aktionen unter der Linie angegeben sind. Bei dieser Bezeichnung bedeutet "+" eine UND-Operation mit den Angaben über der Linie. In den Angaben unter der Linie bezeichnet ^Mc^H den Vorgang "verdichten¹*, "d" den Vorgang "löschen" und "T" den Vorgang "übertragung".

Der Spalteninhalt des durch jede Zeile der Eingabeschaltungen auf der linken Seite behandelten Musters ist links dargestellt und darunter die Anzahl der erforderlichen Reduktionen. So bezeichnet z.B. die Angabe "C34567" mit der Unterschrift "2R" ein Huster in den Spalten 3, 4, 5, 6 und 7 und eine erforderliche Reduktion von zwei Spalten. Die UND-Glieder 5,6,7 und 8 gehören zu dieser Gruppe, da die zweispaltige Reduzierung vier verschiedene Formen annimmt, nämlich 5D, 4D; 5c6, 3c4; 6c7, 3c4; und 5D, 3c4 und das entsprechend der früheren Existenz einer ganz schwarzen Spalte in Spalte 8 und der Duplikation dieser Spalten.

Mit der ersten Spalt· der UND-Glieder wird die Anzahl von Spalten in de« Muster definiert. Mit der Ausnahme der beiden obersten und untersten erfordert eine weitere Vorbereitung zusätzliche UND-Glieder und die Aufgabewerte des ersten UND-Gliedes müssen außerdem invertiert werden. Die nächste Gruppe von UND-Gliedern wird für die Feststellung der Duplikation von Spalten benötigt, die durch die Vergleichereinheit D-4=5 und D-5*6 angezeigt wird. Die dritte Spalte von UND-Gliedern dient der Anzeige der vorherigen Existenz einer "Nur-schwarz"-Bedingung in den Spalten 7 und 8, die durch die erste Stufe gelöscht wurden.

Um an einem Beispiel die Arbeitsweise des Stromkreises klarzumachen wird angenommen, daß das Eingabemuster am Ende der ersten Stufe in den fünf Spalten 3, 4, 5, 6 und 7 steht. Dieses Muster betätigt die Eingabe-UND-Glieder links vom UND-Glied 5,

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deren Eingangssignal ein Muster in den Spalten 3 bis 7 definieren. Die Eingangssignale 3b sind nicht gesetzt (Spalte 3 wurde nicht er löscht) , 7c gesetzt (Daten in Spalte 7 vorhanden) and 6e nicht gesetzt (Spalte 8 ganz weiß). Das Ausgangssigii. 1 dieses ersten UND-Gliedes wird invertiert und als ein Eingangssignal auf das UND-Glied 5 und auf die unmittelbar unter dem UND-Glied 5 liegende UND-Schaltung direkt geliefert. Da ein Elngabemuster in den Spalten 3 bis 7 vorliegt, ist das UND-Glied 5 in Betrieb und die Daten der Spalte 4 sind ein Duplikat der Spalte 5 und Spalte 5 ist ein Duplikat der Spalte 6.

Unter diesen Bedingungen wird eine Löschung der Spalten 4 und gewünscht und die Spalten 3, 6 und 7 bleiben übrig. Der Ausgang des UND-Gliedes 5 wird daher mit den Einheiten 6cc und 7cc so verbunden, daß diese Spalten erhalten bleiben und außerdem mit dem ODER-Glied 3-4, wobei durch die zuletzt genannte Verbindung die Anzahl der während der dritten Stufe erforderlichen Übertragungen reduziert wird. Das resultierende Muster besteht aus drei Datenspalten in den Positionen 4, 5 und 6. Wenn keine Duplikation in den Spalten 4 und 5 oder 5 und 6 vorliegt, ist das UND-Glied direkt unter dem UND-Glied 5 in Betrieb. In diesem Fall ist der erforderliche Aktionsablauf dadurch bestimmt, ob die Spalte 8 ganz schwarz war und daher während der ersten Stufe gelöscht wurde oder nicht. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes wird daher invertiert und an die UND-Glieder 6 und 7 geleitet, die abhängig davon in Betrieb sind, ob 8b gesetzt ist oder nicht. War 8b gesetzt, d.h., Spalte 8 war vorher ganz schwarz, muß Spalte 3 mit Spalte 4 und Spalte 5 mit Spalte 6 verdichtet werden. Diese Operation erfordert den gleichzeitigen Umlauf der Spalten 4 und 6, die Übertragung der Spalten 3 und und die Erhaltung der Spalte 7 beim Umlauf. Dementsprechend wird der Ausgang des UND-Gliedes 6 mit den Einheiten 4cc, 6cc, 7cc 3T4 und 5T6 verbunden. Unter diesen Bedingungen steht das resultierende 3-spaltige Muster in den Spalten 4, 6 und 7.

Wenn die Spalte 8 vorher nicht ganz schwarz war, ist das UND-

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Glied 7 und nicht das UND-Glied 6 in Betrieb. In diesem Fall muß die Spalte 3 mit der Spalte 4 und die Spalte 6 mit der Spalte 7 verdichtet werden. Der Ausgang des UND-Gliedes 7 wird daher wegen der Verdichtung mit den Einheiten 4cc und 7cc und wegen der Erhaltung mit der Einheit 5cc verbunden. Außerdem wird für die Übertragung eine Verbindung mit 3T4 und 6T7 hergestellt. Das 3-spaltige Ausgangsmuster steht dann in den Spalten 4,5 und 7.

Wenn schließlich als letzte Bedingungen entweder die Spalte die Spalte 5 dupliziert oder die Spalte 5 die Spalte 6, muß die Spalte 5 gelöscht und die Spalte 3 mit der Spalte 4 verdichtet werden. Unter diesen Umständen ist das UND-Glied 8 eingeschaltet, da seine beiden Ausgänge nur positiv sind, wenn UND-Glied 5 und das UND-Glied mit den Vergleichern 4*5 und 5=6 abgeschaltet sind. Der Ausgang des UND-Gliedes 8 führt zu einer Löschung der Spalte 5 und einer Verdichtung der Spalte 3 mit der Spalte 4 durch die Verbindung zu den Einheiten 4cc, 6cc, 7cc und 3T4. Das 3-spaltige Ausgangsmuster steht dann in den Spalten 4, 6 und 7.

Die anderen Gruppen der Steuerschaltung arbeiten ähnlich. Die Eingangsleitungen in der Figur sind mit CS und mit S bezeichnet, wobei CS die positive Spannungsbedingung für die abgeschaltete bistabile Einheit und S die positive Spannungsbedingung für die eingeschaltete bistabile Einheit bezeichnen.

Die Schaltung für die Steuerung der dritten Stufe der zweiten Transformation ist in Fig. 17 gezeigt. Diese Schaltung hat nur eine Funktion, nämlich die Übertragung des 3-spaltigen aus der zweiten Stufe resultierenden Musters in die Spaltenpositionen 6, 7 und 8 der Speichermatrix. Die Operationen der zweiten Stufe hinterlassen in keinem Fall Daten in Spalte 3 und in einem Fall steht das 3-spaltige Ergebnis in den Spalten 6, 7 und 8. In der dritten Stufe sind daher höchstens zwei Spaltenübertragungen erforderlich.

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Spaltendaten werden von einer Spalte in die rechts danebenliegende Spalte durch Betätigung der Schaltungen UND-TSFR und gleichzeitiges Anlegen eines 9er-Bit-Schiebeimpulses an die Datenspalten übertragen. Die UND-CIRC-Einheiten 7 und 8 halten durch Umlauf die Daten, die entweder am Anfang der Operation in diesen Spalten stehen oder durch den ersten der eventuell erforderlichen zwei Übertragungszyklen in sie übertragen werden. Diese Operation wird durch die Ausgangsspannungen der Spaltenelemente 6c, 7c und 8c gesteuert, die Daten in den entsprechenden Spalten anzeigt.

In der dritten Stufe der zweiten Transformation werden als erstes die Spaltenelemente 6b, 7b, 6c, 7c und 8c zurückgestellt. Der Vorschaltimpuls für die Zähler ST-I und ST-2 wird in einem UND-Glied mit dem Signal der O-Klemme von ST-2 kombiniert. Der O-Volt-Ausgangsimpuls auf der Leitung mit der Bezeichnung 6b7b6c7c8c, setzt die Spaltenelemente zurück. Am Ende dieses Impulses entspricht die Einstellung der "c"-Elemente den Datenbedingungen in den entsprechenden Spalten am Anfang der dritten Stufe. Die Originalstellungen von 3b und 8b wurden erhalten, 6b und 7b werden während des Ablaufes der dritten Stufe gesetzt, wenn die Datenübertragung in diese Spalten zu einer ganz schwarzen Bedingung führt. Der Zähler ST-3 wird gleichzeitig mit der Rückstellung der Spaltenelemente eingeschaltet. Der O-Anschluß von ST-3 liefert danach eine positive Einschaltspannung für vier zusätzliche UND-Glieder und einen Inverter, wodurch die Operation in der dritten Stufe unter die Steuerung der c-Elemente gesetzt werden.

In dem Zyklus der dritten Stufe veranlaßt der Inverter I 6-c die übertragung von Daten in der Spalte 5 auf die Spalte 6 und von der Spalte 4 auf die Spalte 5. Das mit 7cT bezeichnete UND-Glied veranlaßt die übertragung der Daten in Spalte 6 auf Spalte 7 in jedem Zyklus der dritten Stufe, in welchem entweder 7c oder 8c ausgeschaltet sind. Das UND-Glied mit der Bezeichnung 8cT überträgt die Daten aus Spalte 7 nach

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- 47 Spalte 8, wenn 8c ausgeschaltet ist.

Die Einheit See erhält die Daten der Spalte 8 durch Umlauf, wenn 8cc entweder am Anfang der dritten Stufe im ersten Zyklus gesetzt ist. Die Einheit 7cc hält in ähnlicher Weise die Daten der Spalten 7 durch Umlauf während eines Zyklus der Stufe 3, in welchem 7c und 8c gesetzt sind und den Abschluß der Datenübertragung in diese Spalten anzeigt.

Diese drei Operationen werden durch Rückstellung ST-3 beendet. Der Binärzähler-Sperrimpuls wird invertiert und auf ein mit UND-TERM bezeichnetes UND-Glied geleitet. Wenn die Vorbereitung dieser Einheit durch die Einschaltbedingungen von 6c, 7c und 8c abgeschlossen ist, stellt der negative Ausgangsimpuls die Einheit ST-3 zurück.

In den Fign. 18A und 18B sind die Erkennungsmerkmale gezeigt, die man als Ergebnis der zweiten Transformation erhält. Fig. 18A zeigt die Ausgabe der zweiten Transformation nach Übertragung in die Matrixspalten 6, 7 und 8. Wenn die Spaltenelemente 3b und 8b während der zweiten Transformat!onsstufe gesetzt sind, wird das durch senkrechte Linien neben den Daten angegeben. In Fig. 18B bezeichnen die Symbole X und O in der Bedeutung die Bitpositionen, die für die Erkennung schwarz bzw. weiß sein müssen. Die Positionen ohne Symbol werden bei der Erkennung nicht benutzt und können entweder schwarz oder weiß sein.

Es gibt eine Anzahl von Informationskombinationen, die für mehrere Zeichen gemeinsam sein können und diese Kombinationen sind in den Fign. 18C und 18D gezeigt. In Fig. 18C bezeichnet z.B. "j" die Kombination, die keine Bitinformation in der mittleren Zeile der sechs Informationszeilen gespeichert enthält. Die Kombination 6a zeigt, daß ein schwarzes Bit in dem' oberen linken Element enthalten ist und im nächsten Element darunter keine Information steht. In Fig. 18D besagt die Be-

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zeichnung 3b ζ.B,, daß in der dritten Zeile in den Spalten 6 und 7 schwarze Bits stehen.

Aus der durch schwarze oder weiße Bits an den verschiedenen Matrixelementen gelieferten Information zuzüglich der gemäß Darstellung in den Fign. 18C und 18D gelieferten Kombinationsinformation können Eingaben für die Erkennungsschaltungen geliefert werden, die dann eine Ausgabe des abgetasteten Zeichens erstellt.

Fig. 18E zeigt die Schaltung für die endgültige Erkennung, basierend auf den Informationskombinationen, die in der Matrix am Ende der zweiten Transformation gespeichert sind. Die dargestellte Schaltung reicht für zehn Alphabetzeichen einschließlich A bis I und den Buchstaben Z aus.

Die Schaltung umfaßt eine Verriegelung oder ein bistabiles Element, das bei Lieferung entsprechender Eingangsdaten gesetzt wird und ein Ausgangssignal an einen Anschluß liefert, der durch den entsprechenden Bustaben oder eine Zahl gefolgt vom Zusatz T bezeichnet ist. Der Anschluß DT der Verriegelung D liefert z.B. ein Ausgangssignal welches besagt, daß der Buchstabe D vom System erkannt wurde. Die Eingänge zu diesen Speicherelementen bestehen aus Verknüpfungskreisen, die durch ihre Anordnung die gespeicherte Information ausnutzt, in welcher irgendwelche Kombinationen ein bestimmtes Zeichen darstellen. Die Ausgangsanschlüsse der End-Speicherelemente können mit einer geeigneten Benutzeranlage entweder direkt oder durch einen passenden Codeübersetzer allgemein bekannter Art verbunden werden.

Die Eingänge zum UND-Glied D-I werden von den Zeichenbedeutungen abgeleitet, wie z.B. die in Fig. 18B dargestellte Bedeutung D-I, wobei bestimmte Informationselemente von den in den Fign. 18C und D gezeigten Bitkombinationsanordnungen geliefert werden. Alle die verschiedenen Anforderungen müssen erfüllt sein, bevor die D-Verriegelung gesetzt wird und ein Ausgangssignal an den

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Anschluß DT liefert. Von den an das UND-Glied D-I kommenden Eingängen besagen die mit 3 und 8 bezeichneten Eingänge, daß die Spalten 3 und 8 schwarz waren, was durch die Linien auf jeder Seite der Bedeutungsteil-Anordnung in Fig. 18b gezeigt wird. Der mit 6a bezeichnete Eingang ist die in Fig. 18C dargestellte Bitkombination und besagt, daß das oberste linke Element ein schwarzes Bit enthielt und das nächstniedere Element kein schwarzes Bit. Der mit 7a bezeichnete Eingang kommt von der mittleren Spalte in Fig. 18c und besagt, daß das oberste Element ein schwarzes Bit enthält und das nächste Element darunter ein weißes. Der mit 7c bezeichnete Eingang zeigt, daß das unterste Element in der mittleren Spalte schwarz und das nächsthöhere weiß ist. Der mit 8e bezeichnete Eingang besagt, daß gemäß Darstellung in Fig. 18D die beiden oberen Elemente in der rechten Spalte schwarz sind. Der mit 6c bezeichnete Eingang besagt, daß gemäß Darstellung in Fig. 18c das unterste Element in der linken Spalte schwarz und das nächsthöhere weiß ist. Der mit 8f bezeichnete Eingang besagt, daß die beiden unteren Elemente in der rechten Spalte in Fig. 18D beide schwarz sind. Der mit j bezeichnete Eingang besagt, daß gemäß Darstellung in Fig. 18C die mittlere Zeile kein schwarzes Bit enthält. Wenn die Eingangsbedingungen gemäß obiger Beschreibung erfüllt sind, liefern sie ein Ausgangssignal, wenn die in der Bedeutung D-I angegebenen Bedingungen in Fig. 18D erfüllt sind. Zu diesem Zeitpunkt wird die D-Verriegelung eingeschaltet und liefert ein Ausgangssignal auf den Anschluß DT.

Für den Buchstaben G kann gemäß Darstellung durch die Schaltung in Fig. 18E mehr als eine Bedeutung geliefert werden. Für diesen Buchstaben gibt es zwei Variationen. Ein anderes Beispiel liefert der Buchstabe A, bei welchem das Speicherelement CD durch ein ODER-Glied gesetzt wird, dessen Eingänge die drei Variationen der Informationsbedeutungen sind, die den Buchstaben A darstellen. Die Einzeltelle dieser Schaltungen, nämlich der mit A-I, A-2 und A-3 bezeichneten UND-Glieder, definieren eine Vielzahl ähnlicher Bedingungen, die die Existenz eines Buch-

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stabens A in der Speichermatrix am Ende einer Transformation darstellen. Die Eingänge zu diesen Einheiten wurden in der Anzahl durch Verwendung der kombinierten UND-Invertereinheiten reduziert, die links in der Schaltung dargestellt sind. Eine genauere Beschreibung dieser oder der übrigen in Fig. 18E gezeigten Schaltungen wird nicht für nötig gehalten, da ein Beispiel bereits herausgestellt wurde und dieser Teil des Gerätes in seiner Vielfalt Fachleuten allgemein bekannt ist. Außerdem kann eine Vielzahl von Schaltungen abhängig von den bei der Reduzierung und Transformation der Viceodaten angewandten Regeln verwendet werden.

Fig. 19 zeigt verschiedene Steuerschaltungen. Die auf der linken Seite gezeigten Schaltungen werden für das Setzen der d- und c-Spaltenelemente benutzt. Darstellungsgemäß wird die b-Einheit durch das Ausgangssignal eines UND-Gliedes gestuert, dessen Eingänge mit jedem Speicherelement in der Spalte verbunden sind, deren Spaltenelement zu steuern ist. Die b-Einheit arbeitet nur, wenn alle notwendigen Bitpositionen in der Spalte schwarz sind. Die c-Einheit wird durch ein ODER-Glied gesteuert, da sie in Tätigkeit treten muß, wenn eine Bitposition in der Spalte schwarz ist.

Die acht Folgesteuerungen sind auf der rechten Seite dargestellt und die Operationsreihenfolge ist diese: Die D-Abtasteinheit wird aufgenommen als eine der Startoperationen. Die Einschaltbedingung für diese Einheit schaltet die Abtaststeuerungen so ein, daß diese den Abtaststrahl über den Zeichenbereich fortschreiten lassen. Daten werden gesammelt, in binäre Form gebracht und bis zu dem Zeitpunkt gespeichert, an welchem der Abtaster keine Daten mehr sammelt, da er die rechte Grenze des Zeichens erreicht hat.

Die "Nur-weiß"-Bedingung führt zum Rückstellen der D-Abtasteinheit und die folgenden Taktimpulse verschieben die drei Einhalten T-I die die erste Transformation übernehmen. Am Ende

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der ersten Transformation beginnt die zweite unter Steuerung der mit ST-I bezeichneten Einheit.

Die Stufen 1 und 2 der zweiten Transformation erfordern je einen Umlaufzyklus und daher werden ihre Steuereinheiten ein- und ausgeschaltet durch die lOer-Zahl des binären Zählers, der die Zeiteinteilung für die UmIaufoperation liefert. Die Stufe 3 dieser zweiten Transformation ist in der Länge veränderlich und wird durch die Rückstellung der Steuereinheit beendet, wenn die Spalten 6, 7 und 8 Daten als Ergebnis der übertragungsoperation in der dritten Stufe enthalten.

Die Erkennungsschaltung wird gesetzt und in diesem Zustand durch den Rückstellimpuls von ST-3 gehalten. Sie wird zurückgestellt, wenn das Empfangsgerät durch ein Signal mit der Bezeichnung "ENDE XFR" anzeigt, daß das identifizierte Zeichen gespeichert wurde.

Die Abtaststeuerung wurde eingestellt, um den neuen Beginn der Abtastung durch Schrittstellung ST-2 zu ermöglichen. Neue Videodaten können bis zu drei Spalten gespeichert werden, bevor sie sich mit dem Muster der zweiten Transformation überschneiden.

Fig. 20 zeigt Schaltungen, die in einem System der beschriebenen Art dazu verwendet werden können, die Breite der Videomuster vor der Datentransformation zu normalisieren. In dem oben beschriebenen System wurde eine Transformation mit den binären Videomustern vorgenommen, die aus einer Abtastung mit niedriger Auflösung abgeleitet waren. Die Ausgabe dieser Transformation gestattete die Erkennung von Zeichen, die sich sowohl in der Größe als auch im Stil innerhalb bestimmter Grenzen änderten. Die Begrenzungen bezogen sich auf die Querstrichlänge und auf Breitenversionen der Zeichen, deren Erkennung von feinen Einzelheiten abhängt.

Besonders Breitenversionen der Zeichen M, W, Y und X lagen Docket en 967 034 109822/178 6

jenseits der Erkennungsmöglichkeiten des Systems. Die Querstriche bei Zeichen wie E, F und S und in einem geringeren Ausmaß auch bei T, P und R hatten ihre Grenze bei einer kleineren Länge als die Längen, die sich in einigen Typensätzen finden. Die in Fig. 20 gezeigte und nachfolgend genauer zu beschreibende Anordnung erhöht die Toleranz des Systems für Zeichenbreiten und Querstriche einer Länge beträchtlich und zwar auf den Höchstwert, der sich in einem mit dem System verwendeten Typensatz befindet.

Diese erhöhte Toleranz wird im wesentlichen durch eine Neuverteilung der Spaltendaten in der Art erreicht, daß sie über die volle Breite der Speichermatrix ausgedehnt werden. Diese Neuverteilung erfolgt vor einer Transformation und die zu verschiebenden Spalten sind eine Funktion sowohl der anzuwendenen Transformation als auch der Originalbreite des Videomusters.

Zwei wesentliche Vorteile der Ausdehnung sind die erhöhte Möglichkeit, verschiedene Zeichenstile zu erkennen und ein wirtschaftlicher Vorteil, der darin liegt, daß die größere Gleichförmigkeit der Ausgabemuster die Verwendung einer geringeren Anzahl von Bauteilen in der Erkennungsschaltung gestattet.

Beispiele für solche gedehnten Videomuster sind in den Fign. 21a bis 21D gezeigt, wo zwei Videomuster in ihrer Erscheinungsform in der Matrix vor und nach der Dehnung dargestellt sind. Fig. 22A zeigt das Videomuster für den Buchstaben M, abgeleitet von einem sehr engen Schreibstil dieses Zeichens. Fig. 2IB zeigt dasselbe Muster nach der Dehnung. Die Fign. 21C und 21D zeigen die Muster für eine Schreibweise des Buchstabens E mit sehr starken Serifen.

Die Dehnung des Videomusters resultiert aus der Anwendung einer festen Routine für die übertragung von Spaltendaten, die gemäß obiger Beschreibung eine Funktion der Breite des Videomusters und der spezifischen Form der folgenden Datentransformation ist.

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Es folgen die feste Routine für eine bestimmte Transformation und die Ergebnisse in den dargestellten Mustern.

Spalten-Übertragung

8-Spalten 7-Spalten 6-Spalten 5-Spalten UmI. ütrag. UmI. ütrag. UmI. ütrag. UmI. Otrag.

1. 1-3 4-5 1-3 4-5 1-2 2-3 1-2 2-3

5-6 5-6 3-4 3-4

6-7 6-7 4-5 4-5

7-8 7-8 5-6 5-6

8-9 8-9 6-7 6-7

2.	1-6	7-8 8-9 9-10	1-6	7-8 8-9 9-10	1-3	4-5 5-6 6-7 7-8	1-3	4-5 5-6 6-7 7-8
3.			1-8	8-9 9-10	1-6	7-8 8-9	1-5	5-6 7-8
4.					1-8	8-9 9-10	1-6	8-9
5.							1-6	9-10

Die Spaltenüberschrift in obiger Tabelle beziehen sich auf die Spaltenbreite des Videomusters in der Speichermatrix, wie es vom Abtaster kommt. Die Unterüberschriften beziehen sich auf die erforderlichen Umläufe und die durchzuführende Übertragung der Spaltendaten. Die Bezeichnung "1-3" unter der Unterüberschrift "UmI." in der Spalte "8-Spalten" bedeutet, daß die Spalten 1, 2 und 3 umlaufen gelassen werden müssen. Die Bezeichnung "4-5" unter "ütrag." erfordert die Übertragung der Daten in Spalte 4 auf die Spalte 5 der Speichermatrix.

Die unter den Spaltenüberschriften in der Tabelle aufgeführten Operationen werden der Reihe nach durchgeführt wie durch die Nummer 1 bis 5 an der linken Seite der Tabelle und die zugehörigen waagerechten Linien angedeutet ist. Die Höchstzahl nacheinander

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erforderlicher Schritte ist 5 und wird nur für das 5-spaltige Videomuster benötigt. Bei jedem Folgeschritt werden alle Umlauf- und Übertragungsoperationen, die für eine bestimmte Musterbreite aufgeführt sind, gleichzeitig ausgeführt.

Die Breite des Videomusters wird durch die zu den Spalten 6, 7, 8 und 9 der Speichermatrix gehörenden bistabilen Elemente bestimmt. Diese Elemente werden am Ende der Zeichenabtastung eingeschaltet und durch ein ODER-Glied mit mehreren Verzweigungen betätigt, welches die Existenz eines schwarzen Bits in den entsprechenden Spalten der Speichermatrix zeigt. Die gemeinsamen Ein- oder Ausschaltbedingungen dieser bistabilen Elemente zeigen die Breite des Videomusters an.

Ein 5-spaltiges Muster führt z.B. zum Abschalten der Elemente 6,7, 8 und 9. Ein 6-spaltiges Muster wird durch Einschalten des Elementes 6 und Abschalten aller anderen angezeigt. In ähnlicher Weise werden Muster mit einer Breite von 7 bzw. 8 Spalten angezeigt durch Einschalten des Elementes 7, Ausschalten der Elemente 8 und 9 bzw. Einschalten des Elementes 8 und Ausschalten des Elementes 9.

Die seitliche Verschiebung von Videodaten von einer Spalte der Matrix zu anderen wurde oben beschrieben und umfaßt zwei Grundoperationen, die als Umlauf und übertragung bezeichnet werden. Vorbedingung für beide ist das Anlegen von 9er-Schiebeimpulsen an die Speicherelemente in jeder Spalte der Speichermatrix. Da alle Spaltenelemente als Schieberegister miteinander verbunden sind, kann die resultierende Schiebung um neun Positionen der Bits in jeder Spalte zum Umlauf benutzt werden, d.h. um die Videodaten in ihrer Originalposition zu halten oder zur übertragung oder Verschiebung der Daten aus einer Spalte in die andere oder zur Kombination der Operationen Umlauf und übertragung in der Weise, daß die Daten einer Spalte in einer Spalte erhalten und in einer anderen dupliziert werden.

Die oben beschriebene Bestimmung der Breite des Videomusters Docket en ?*7 034 109822/1786"

wird durch die unten in Fig. 20 gezeigten P-Einheiten 6 und 9 vorgenommen. Das Anregen dieser Einheiten wird zeitlich durch die zugehörigen UND-Glieder T6 bis 9 festgelegt und vorbereitet durch die entsprechenden ODER-Glieder, die die Existenz eines schwarzen Bits in den zugehörigen Spalten der Speichermatrix feststellen. Eine weitere Bedingung für das Erregen der Einheiten P-6 bis P-9 wird gestellt durch die Verbindung eines jeden CO-Anschlusses an den TA-Eingang der vorhergehenden Einheit. Durch diese Verbindung wird die Erregung einer Einheit solange unterdrückt, wie alle Einheiten höherer Ordnung abgeschaltet sind. Die STR-Einheiten 5 bis 8 oben in Fig. 20 steuern Umlauf und übertragung von Daten entsprechend den festgelegten Routinen. Sie sind mit den Einheiten T-6 bis T-9 verbunden und werden entsprechend den Bedingungen für diese Einheiten eingeschaltet. Die unter den STR-Einheiten gezeigten Verriegelungen schalten die Einheiten UND-CIRC und UND-TSFR ein, die in anderen Figuren dargestellt und bereits beschrieben wurden.

In Fig. 20 sind in zwei Spalten auf der linken Seite fünf und auf der rechten Seite drei Steuerverriegelungen dargestellt. L-I und L-2 in der linken Spalte sind zu einem Schieberegister verbunden. L-3, L-4 und L-5 dieser Spalten ebenfalls. Die Einheiten L-I, L-2 und L-3 der rechten Spalten sind ebenfalls zu einem Schieberegister miteinander verbunden. Diese Register werden alle durch den lOer-Schiebeimpuls unter der Voraussetzung vorgeschaltet, daß ihre Anfangsstufen gesetzt worden sind.

Die erste Stufe dieser Register L-I und L-3 in der linken Spalte und L-I in der rechten Spalte wird durch die in Fig. 20 gezeigten ODER-Glieder und UND-Glieder gesetzt. Die Indexbezeichnungen dieser Glieder geben die STR-Einheiten an und somit die Musterbreiten, zu denen sie gehören. So besagt z.B. der Index 5-6 an dem ODER-Glied unter STR5 in Fig. 20, daß hiermit die Einstellung von L-I mit dem Index 5-6 gesteuert wird. Diese Schaltung arbeitet, wenn entweder STR5 oder STR6 abgeschaltet ist. Die darauffolgende Einstellung von L-I mit dem Index 5-6 erregt die CIRC-Steuerungen

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1 und 2 und die TSFR-Steuerungen 2-3, 3-4 usw. in Übereinstimmung mit dem ersten Schritt der Reihenfolge, der durch die festen Regeln für fünf oder sechs Spalten breite Videomuster in der Tabelle gefordert wird.

Der zweite Schritt der Reihenfolge setzt die durch die fünf- und sechsspaltigen Videomuster geforderten Operationen fort. Wenn nur STR5 am Ende dieses Schrittes abgeschaltet ist, setzt das UND-Glied mit dem Index 5 gegenüber von L-3 (5) diese Verriegelung, da gleichzeitig folgende Bedingungen vorliegen: lOer-Schiebeimpuls, STR5 abgeschaltet und L-2 (5-6) eingeschaltet. Die Erregung von L-3 (5) und die nachfolgende Betätigung von L-4 (5) und L-5 (5) setzen die durch die Dehnung eines fünf Spalten breiten Videomusters geforderten Schritte der Reihenfolge fort. Wenn STR6 eingeschaltet wäre und damit ein sechs Spalten breites Videomuster bezeichnet, würden L-I und L-2 (5-6) betätigt, da STR5 abgeschaltet wäre. Nach den Operationen L-2 (5-6) würde das 6er-UND-Glied jedoch L-2 (6-7-8) in der rechten Spalte aufnehmen und die Betätigung dieser Verriegelung gefolgt von L-3 (6-7) die erforderlichen Operationen beenden. In jedem Falle führt die übertragung von Daten in die zehnte Spalte der Speichermatrix zur Rückstellung aller STR- und P-Einheiten über das ODER-Glied 10 und damit zur Beendigung der Operation.

Die Dehnung von 7- und 8-spaltigen Videomustern wird in ähnlicher Weise durch die STR-Einheiten 7 und 8 gesteuert und durch Betätigung nur der Verriegelungen in der rechten Spalte ausgeführt.

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Claims (3)

1. 2Q57382

   PATENTANSPRÜCHE

   Vorrichtung zur automatischen Zeichenerkennung mit einer bei der Abtastung eines Zeichens Videosignale abgebenden Abtasteinrichtung, einer nachgeschalteten Schwellwertschaltung zur Digitalisierung dieser Videosignale und mindestens einem ersten Speicher aus matrixartig angeordneten binären Speicherzellen zur Aufnahme der digitalisierten Videosignale/ dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Zellen dieses ersten Speichers (15 in Fig. 1) über eine Verknüpfung des Inhalts mehrerer Speicherzellen bewirkende logische Schaltungen (25 bzw. 29 in Fig. 1) mit einem zweiten Speicher (27 bzw. 31 in Fig. 1) verbunden ist, der eine geringere Anzahl von Speicherzellen als der erste Speicher (15 in Fig. l) aufweist, und die durch die Verknüpfungsschaltungen (25 bzw. 29 in Fig. 1) verdichteten Videosignale speichert und daß, wie an sich bekannt, an die Zellen dieses Speichers (31 in Fig. 1) logische Erkennungsschaltungen (33 in Fig. 1) angeschlossen sind, deren Ausgangssignale das abgetastete Zeichen identifizieren.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen jedes η-ten Speichers (27 in Fig. 1) über eine Verknüpfung des Inhalts mehrerer Speicherzellen bewirkende logische Schaltungen (29 in Fig. 1) mit einem (n+U-ten Speicher (31 in Fig. 1) verbunden sind, der eine geringere Anzahl von Speicherzellen als der n-te Speicher (27 in Fig. 1) aufweist und die durch die Verknüpfungsschaltungen (29 in Fig. 1) verdichteten Videosignale speichert, und daß an den (n+l)-ten Speicher (31 in Fig. 1) logische Erkennungsschaltungen (33 in Fig. 1) zur Identifizierung des abgetasteten Zeichens angeschlossen sind.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (15, 27, 31 in Fig. 1) räumlich vereinigt sind.

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   Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Verwendung eines einzigen Speichers, der die Größe des ersten Speichers (15 in Fig. 1) aufweist und in dem eine Verdichtung durch Verknüpfung und Verschiebung der Videosignale stattfindet.

   Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils vier benachbarte Speicherzellen (ME 4-4, ME4-5, ME 5-6 und ME 5-5 in Fig. 10) des Speichers (15 in Fig. 1) über eine ODER-Schaltung TR 1 in Fig. 10) mit einem Eingang einer UND-Schaltung (TR 8 in Fig. 10) verbunden sind, die über ihrem zweiten Eingang ein Betätigungssignal (START 1 in Fig. 10) erhält, und daß der Ausgang dieser UND-Schaltung (TR 8 in Fig. 10) an den Eingang der am weitesten'innen liegenden Speicherzellen (ME 5-5 in Fig. 10) angeschlossen ist.

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