DE2147896C3

DE2147896C3 - Gerät zum Erkennen normaler Schriftzeichen

Info

Publication number: DE2147896C3
Application number: DE2147896A
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Courbevoie Bouron; Jean Dansac; Robert Picciotto
Original assignee: INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE LOUVECIENNES (FRANKREICH) Cie
Current assignee: INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE LOUVECIENNES (FRANKREICH) Cie
Priority date: 1970-09-25
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2106843A5; GB1356417A; IT940932B; DE2147896B2; NL7112877A; US3764980A; DE2147896A1

Description

Ken η'-ode l>csitzt, und eine Mehr/ahi von Schnitzel -( hei) mit dem gleichen, den der betreffenden Gruppe bildenden Kennkode g:uppitrt. und daß d'e aütin die gruppenweise zusammengefaßten Schriftzeichen identifizierende analoge Erkennungsschaltung mit einer f .inrtthturig zur optischen Korrelation mit nich' kohärentem Licht und einer nachfolgenden, analog auswertenden Schaltung ausgerüstet ist. die von der logischen Schallung die eventuelle Gruppeninformalion und AiKwahlsignalc der laufenden optischen Projektion aufnimmt, die zunächst am f .ingang der logischen Schaltung und sodann mit einer bestimmten konstanten Verzögerung arn Eingang der analogen Schaltung erfolgt

Hei einem vo ausgebildeten Cierat ist die logische Schal lung gegenüber bisher bekannter Hauweise wesentlich einfacher, da sse unier der Gesamtzahl der zu erkennenden Schriftzeichen (so eines Alphabets) eine beschrankte Zahl bestimmter Schriftzeichen unmittelbar erkennt und fur jedes der anderen Schriftzeichen der gruppenweise zusammengefaßten S< Mft-/eichen nur eine (iruppenanzeige zu liefern hat. Diese Gruppcnstgnale werden als Wahlsignale fur die analog auswertenden Stromkreise von der weiteren, der analog arbeitenden Schaltung benutzt, die nur die nicht unmittelbar von der ersteren, der logischen Schaltung erfaßten Schriftzeichen zu erkennen hat. woraus iich eine beachtliche Minderung der /ahl der Identifizierungsslromkrcise und eine bedeutende Vereinfachung der Berechnung der optischen Masken ergibt Die Vereinfachung dieser Korrclationsmasker» i«.» noch dadurch gesteigert, daß mittels der Gruppensignalc du- Stromkreiswahl erfolgt. Der Wirkungsgrad der Korrtlationsmaskcn ist um so hoher, je kleiner die Anzahl der ?.u einer Gruppe gehörenden Schriftzeichen ist Die Erkennung wird dadurch erleichtert, daß die erste Erkennungsstufe einmal die Information der Gruppe, zu der das zu erkennende Schriftzeichen gehört, und zum anderen die Zentriersignalc liefert, die sich auf seine Stellung !«ziehen. Schriftzeichen mit unverkennbaren Formen werden - wiegesagt direkt von der logischen Schaltung erkannt. Die anderen Schriftzeichen werden durch Doppelmcssung erkannt, wobei es die Kombination der beiden Erkennungsschallungcn ermöglicht, einmal die logische Schaltung der ersten Stufe zu vereinfachen und zum anderen eine geringere Zahl von Korrelationsmaskcn in der zweiten Lrkcnnungsschaltung zu verwenden.

In der Zeichnung ist ein Gerät zum Erkennen normale) Schriftzeichen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch in Blockschaltbildern veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Übersichtsschema eines Geräts nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Beispiel zur Erläuterung des Prinzips der binären Kennkodierung durch horizontale und vertikale Abschnitte,

Fig. 3 ein Diagramm der logischen Erkcnnungssrhaltung,

Fig. 4 Wcllcnformcn, die sich auf den Betrieb der logischen Schaltung bezichen und

l· i g. 5 ein Diagramm einer analogen Erkcnnungsschallung. die einer logischen Schallung der in Fi μ 1 oder 3 dargestellten Art zugeordnet ist.

t-.in solches Gerät zur Erkennung normaler Schriftzeichen ist in vereinfachter Form in dem allgemeinen StIn in;i der I-ig. I dargestellt Dieses Gciiit enthält cmc crsie (logische) Erkennungsschaltung 1 und eint zweite fanaiogc) Lrkennungsschaitung 2. Eine op !!".ch-mechaniscbe Leseeiririchtung 3 ermöglicht eine laufende optische Projektion der zu analysierenden

■j Schriftzeichen, die nacheinandc. am Eingang jeder f.rkennungsschaliung 1 und 2 erscheinen. Hierbei wird davon ausgegangen, daß das jeweilige Schriftzeichen zuerst auf den Eingang eier Erkennungsscha!- lung 1 und anschließend an den Eingang der Erken nungvschaltung 2 übertragen wird, wobei eine be fummle Zeitverschiebung programmiert ist. Andererseits ist die locheinrichtung 3 in der Form aufgebaut, daß ein optisches Bild des betreffenden Schriftzeichen auf ein lineares Raster 4 von Photo zellen, die den Eingang der Schaltung 1 bilden, uber-I ragt ii wird wobei das Duichlaufe;< des Bildes quer zur Richtung dieses Rasters erfolgt. Betrachtet man das Raster i als vertikal, so erfolgt die optische Bewegung horizontal D»e hebeeinrichtung 3 ist darüber

ao hinaus dafür ausgelegt, eine Viehlzahl K von Bildern dieses Schriftzeichens in Höhe einer Ebene vor und parallel zu den in einer Ebene in einer Anzahl K befindlichen optischen Hezugsmaitken 5, die jeweils ei ncm bestimmten Schriftzeichen entsprechen, vorbei-

«5 laufen zu lassen Die Projektion eines ία analysieren den Schriftzeichens eriolgt in Hohe der Scha'tung 2. und /war nach seinem Durchlauf vor dem Raster 4 der Schaltung 1 und während des Auftretens des nächsten zu identifizierenden Schriftzeichens vor die scm Raster 4. Handelt es sich beispielsweise um eine Schriftzeichenerkennung durch zeilenweise Dauerabtastung einer Schriftvorlage, so kann diese Bedingung untei Berücksichtigung des Abstands zwischen aufeinanderfolgenden Schriftzeichen erfüllt werden, das

J5 im allgemeinen praktisch konstant fet. Die Leseeinrichtung 3 ist üblichen Aufbaus, beispielsweise mi' schwingenden Spiegeln und Objektiven vom T>p de:· >Facettenauges< ausgerüstet, darüber hinaus kann sie speziell dafür ausgelegt sein, eine zeilenweise, op· tische Abtastung eines zu analysierenden Schriftsiuk kes vornehmen zu können.

Die vom Photozellen-Raster 4 gelieferten Analogsignale werden zuerst über einen Analog-Digital-Umsetzer 6 in digitale Signale umgesetzt und an

t5 schließend den eigentlichen logischen Kennschaltun gen 7 der Schaltung 1 zugeführt. Die logische Schaltung 1 besitzt einen einfachen Aufbau und eigne sich insbesondere für die optische Abtastung vor Schriftzeichen und Ziffern, die hinsichtlich ihrci Form, der Strichstzrke, Kontrast, Höhe und Abstant zwischen den einzelnen Schriftzeichen genormt sind Ihre Anwendung kann unter Umständen auf die Er kennung handgeschriebener Zeichen einfacher For men erweitert werden, die nach vorher festgelegtei

Formen in ihrem Verlauf genau festgelegt sind.

Die einzelnen Schriftzeichen, deren Analyse beab sichtigt ist, werden mit Hilfe einer topologischen Ana lysc ihrer Form in verschiedene Gruppen eingeteilt Jedes Schriftzeichen wird durch die zueinander senk rechten Streifen einmal in vertikaler, zum anderen ii horizontaler Richtung als getrennt betrachtet. Dii Schnittpunkte der Streifen mit den Strichen des jewei ligcn Schriftzeichens ermöglichen die Aufstellung ei ncs binären Kennkodes, und zwar unter Berücksichti gung des Vorhandenseins bzw. des Fehlens voi Schnittpunkten an genau festgelegten Punkten de Schriftzeichcnebenc entlang diesen Streifen. An jede dieser Stellen wird beispielsweise das Vorhandensei

tines Schnittes mit einem Strich durch den Wert » 1«, Erkcnnungsschaltung arbeitet mit optischer Korreladas Niehtvoirhandensein durch den Wert »0« ausge- tion bei nichtkohärentem Licht nach bekanntem Verdrückt. Vorzugsweise wird die Anzahl der Schnitt- fahren. Der Korrelator, bei dem es sich vorzugsweise punktstcllen pro Streifen auf drei begrenzt. Vertikal um einen Mehrkanal-Korrelator handelt, ist unterhalb gesehen werden die Abgrenzungen in der oberen Stel- 5 der Ebene der angepaßten Masken 5, einem optischen lung, in der Mitte und in der unteren Stellung des Fokussierobjektiv und mit einem zweidimensionalen Schriftzeichens bewertet, horizontal gesehen links, in Raster 12 von Photozellen ausgerüstet, das sich in der der Mitte und rechts. Korrelationscbene befindet. Die Ausgänge der Pho-

F i g. 2 zeigt als Beispiel die Schnittstellen einer Zif- tozcllen sind mit einer Einheit von Analogschaltungen fer 2 vom Typ des Alphabets »ROCA«. und zwar un- 10 13 verbunden, die von der Erkennungsschaltung Idas tor Verwendung eines Vertikalschnittes V_x entlang Signal der Gruppe des betreffenden Schriftzeichens der vertikalen Symmetrieachse, darüber hinaus durch auf einer der mit 10 bezeichneten Leitungen und darzwei Horizontalschnitte /Z₁ und W₂ zu beiden Seiten über hinaus auf den Leitungen 14 und 15 andere Sider horizontalen Symmetrieachse, Jer Vertikalschnitt gnale erhält, die sich auf die vertikale und horizontale V_x drückt den Kode 1-1-1 aus und die Horizontal- 15 Zentrierung des Bildes beziehen, das am Eingang des schnitte 001 für H₁ und 100 für H₂. Das Schriftzeichen optischen Korrelators projiziert wird. Die Zentrierdawird somit duich einen ^l) Bits umfassenden Binärkode ten werden \o\i der logischen Schaltung 1 durch definiert. Selbstverständlich kann die Zahl der Strci- räumliche Messung einer möglichen Vertikalverfen von dem betrachteten einfachen Fall abweichen: Schiebung und durch Zeitmessung der Horizontalverso ermöglicht beispielsweise der Einsatz von zwei ver- 20 Schiebung bzw. -zentrierung des Bildes des vorbeilautikalcn und fünf horizontalen Streifen den Ausdruck fcndcn Schriftzcichcns ermittelt, eines Schriftzeichens durch einen Kennkode mit 21 Das Signal auf der Leitung 14 für die vertikale Zen-Inforniutioiisbits, woIkI drei voneinander abwei- iricrungwird ausgewertet, um die vertikale Raumauschende Schnittstellen pro Streifen betrachtet werden. wahl der Photozellen zu gewährleisten, auf denen die Die einzelnen Schriftzeichen einer bestimmten Ein- 25 Korrclationsspitze erscheint, wobei davon ausgeganheit können somit durch eine Übcreinstimmungsta- gen wird, daß jede Maske einer Gruppe von Photozelbelle ausgedrückt werden, die die einzelnen Kennko- len zugeordnet ist, die zumindest ein vertikales linedes ausdrückt. Die Erkennung erfolgt nach diesem ares Raster besitzen. Das Signal auf der Leitung 15 Prinzip in de logischen Schaltung 7, und zwar zumin- für die horizontale Zentrierung steuert die zeitliche dcst für die zu erfassenden .Schrittzeichen, die jeweils 30 Auswahl dieser Korrelationsspitzen während eines besondere topologischc Merkmale aufweisen, die sich bestimmten Zeitintervalle, das der horizontalen Zenvop denen anderer betrachteter Schriftzeichen unter- trierung der Bilder des betreffenden Schriftzeichens scheiden, wobei demzufolge bestimmte Kennbinar- entspricht, und zwar vor den Korrelationsmasken. Das kodes diese Erkennung ohne Schwierigkeit ermögli- Gruppensignai ermöglicht darüber hinaus eine Auschen. Die anderen Schriftzeichen aus der Gruppe der 35 wahl einer beschränken Zahl von Anaiogkanälen, die betrachteten Schriftzeichen werden vorher in eine be- den in der betreffenden Gruppe enthaltenen Schriftstimmte Anzahl von Gruppen eingeteilt, die jeweils zeichen entsprechen. Die Korrelationsspitze einer mindestens zwei Schriftzeichen zusammenfassen. So Maximalamplitude, die am Ausgang der gewählten besitzen beispielsweise die "uchstaben O, D und Q Kanäle erscheint, setzt die Erkennung des projizierten topologische Ähnlichkeiten und demzufolge auch die 40 Schriftzeichens um. Ein entsprechendes Kennsignal Binärkodes, worden diese in einer Gruppe zusam- erscheint demnach an einem der jeweils einem mengefaßt sein können. An dieser Stelle ist darauf Schriftzeichen zugeordneten Ausgänge 16. Diese Aushinzuweisen, daß durch eine wachsende Zahl von gänge sind mit der Auswertcschaltung9 verbunden. Streifen und Schnittpunkten die Unterscheidungsfä- Eine Zurückweisungs-Information wird in den Fälhigkeit von Schriftzeichen einer Gruppe erhöht und 45 len übertragen, wenn der binäre Kenhkode des auf die Anzahl der Gruppen herabgesetzt werden kann, das Raster 4 projizierten Schriftzeichens nicht mit irallerdings verbunden mit einem komplizierten Aufbau gendeinem der vorgesehenen Schriftzeichen- odei der logischen Schaltung, was wiederum im Gegensatz Gruppen-Kodes übereinstimmt bzw. wenn die Vertizui Zielsetzung der Erfindung steht. Die Erkenhungs- kalzentrierung dieses Schriftzeichens außerhalb dei schaltung 1 ist dafür vorgesehen, einen Kennkode zu 50 maximalen Toleranzen der vorgesehenen Vertikalbilden, der vorzugsweise zwischen 9 und 21 Bits um- verschiebung liegt. Diese von der logischen Schal· faßt, um somit den Aufbau mit Hilfe einer einfachen tung 1 erarbeitete Zurückweisungs-Information wire Struktur von logischen Schaltungen zu ermöglichen. auf der Leitung 17 der Auswerteschaltung 9 als Befeh Die Erkennung von Schriftzeichen einer Gruppe wird dafür übertragen, daß das entsprechende Schriftzei mit Hilfe der zweiten Schaltung analoger Art bewirkt, ₅₅ chen nicht zu übernehmen ist. die eine zweite Entscheidungsstufe darstellt. Über die Leitung 18 von der Leseeinrichtung 3 zi

Die Schaltung 2umfaßt eine geringe Zahl von opti- den logischen Kennschaltungen 7 wird ein Synchroni

sehen Masken, die der verbleibenden Zahl von sationssignal übertragen. Dieses Signal setzt di<

Schriftzeichen entsprechen, die auf die einzelnen gleichmäßige Vorschubbewegung der optischen Pro

Gruppen verteilt sind, jedoch mit Ausnahme derer, 60 jektion vorzugsweise in die Form einer Impulsfolgi

die direkt mit Hilfe der Schaltung 1 erfaßt werden. um, wobei dieses Signal nach bekannten Verfahrei

Die in Fig. 1 dargestellten Ausgänge 8 beziehen erzeugt werden kann·. Entsprechend einer bekanntei

sich auf die direkt von der logischen Schaltung 1 er- Aufbauform wird das Synchronisationssignal übe

faßten Schriftzeichen, wobei die hier eintreffenden Si- eine kodierte Scheibe erzeugt, die sich synchron bzw

gnaie direkt zu einer angeschlossenen Auswcrteschai- 65 proportional zur mechanischen Bewegung der opti

tung 9 übertragen werden. Die Ausgänge 10 beziehen sehen Abtastung dreht. Das Signal wird vorzugsweise

sich auf die einzelnen betroffenen Gruppen und sind dazu verwendet, die Fenster der horizontalen Abta

andie Analogschaltung 2 angeschlossen. Diese zweite stung entstehen zu lassen, die die Schnittstellen de

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ίο

Symbols entlang der horizontalen Streifen festlegen, sowie andererseits die Fenster der vertikalen Abtastung, die die Schnittstellen der vertikalen Streifen bestimmen, wobei der zeitliche Bezug durch den Beginn des Durchlaufes des projezierten Schriflzcichcns gebildet wird.

Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Schema eines Ausführungsbeispiels einer hier verwendeten logischen Schaltung. Die Leseeinrichtung 3 projiziert das Bild des zu bestimmenden Schriftzeichens in die Ebene des linearen Rasters 4 der Photozellen, wobei si< h dieses Bild mit gleichmäßiger Bewegung in der Durchlaufrichtung Fsenkrecht zum Raster bewegt. Die Anzahl der Photozellen des Tasters 4 ist um einen bestimmten Betrag größer als die, die der allgemeinen Standardhohe der zu erkennenden Schriftzeichen entspricht, wodurch in einer hierfür ausgelegten Schaltung die räumliche Lage der Projektion bestimmt und die eventuell auftretende Vertikalverschiebung bewertet werden kann. Nach Umsetzung der Stufen in eine digitale Form durch die Umsetzer 6 werden die Ausgangssignale der Photozellen zu der in Fig. 1 dargestellten logischen Schaltung 7 übertragen, wobei ein Signal »1« beispielsweise einem Schwar/wert und ein Signal »0« einem Weißwert entspricht. Die logische Schaltung wird von ?wei Synchronisations-Taktimpulsen aus gesteuert. Ein erster sogenannter NF Taktimpuls wird - wie bereits vorher erwähnt durch das auf der Leitung 18 überUacenc Signal geliefert und kann durch Abtastung einer kodierten Scheibe entstehen, deren Umlaufgeschwindigkeit sich proportional zur Trsnsportgeschwindigkeit des Schriftzeichens ve-'.idli. Die Durchlaufdauer eines Schriftzeichens -uf dem Raster 4 wird durch eine bestimmte Anzahl von Impulsperioden dieses Taktsignals gemessen, so z. B. durch etwa 20 NF-Perioden. Durch den NF-Taktimpuls können Informationen aufgenommen werden, die an das Vorhandensein von Schriftzeichen während des Durchlaufes ihres Bildes auf dem Abtastraster 4 gebunden sind. Ein zweiter Taktimpuls, dessen Frequenz im Vergleich zum vorhergehenden verhältnismäßig hoch liegt, wird von einer Schaltung 30. z. B. von einem Oszillator, erzeugt. Der HF-Taktimpuls leitet den Abiastprozcß und ermöglicht somit die Erkennung eines Schriftzeichens bzw. seiner Gruppe inch der Projektion. Über eine Synchronisationseinrichtung kann von einem dieser Taktimpulse auf den anderen umgeschaltet werden, wobei die Erkennung zwischen dem Ende des Durchlaufes eines Schriftzeichens und dem Anfang des Durchlaufes eines nächsten Schriftzeichens erfolgt. Die Synchronisationseinrichtung besteht aus einem ersten ODER-Gatter 31. das die binären Ausgangswerte empfängt und den in Fig. 4B dargestellten Rechteckimpuls einer Breite T_H erzeugt, die der Durchlaufdauer des Schriftzeichens entspricht. Eine Schaltung 32 ermöglicht die Beseitigung von Störungen, die auf Fehler zurückzuführen sind, wie z. B. ein Anschlagfehler innerhalb eines Schriftzeichens, der sich durch einen Weißwert ausdrückt und demzufolge zu einer momentanen Unterbrechung C₁ des Rechteckimpulses führt, oder im umgekehrten Falle, wenn ein außerhalb des Schriftzeichens liegender Fleck durch einen Zusatzimpuls C₂ zu diesem Rechteckimpuls ausgedrückt wird. Diese Fehler werden dann beseitigt, wenn ihre Zeitdauer unter der eines Striches im Verlauf der Schriftzeichen bleibt. Entspricht beisnielsweise die Breite T_n eines durchschnittlichen Striches drei NF-Taktperioden (F ig. 4 A), so kann die Schaltung 32 so bemessen werden, daß solche Fehler bis zu einem Wert von 2 NF-Perioden (Fig. 4C) ausgeblendet werden. Die Rcchtcckimpulsc einer Breite T₁₁, die vom ODER-Gatter 31 bzw. von der Schaltung 32 abgegeben werden, werden einer Zcitbasisschaltung 33 übertragen, die darüber hinaus die Taktimpulse (NF und HF) empfangt und die einzelnen Signale liefert, die von der Logikschaltung ausgewertet

ίο werden: Dekodieriinpulsc. Nullstellimpulsc, Impulsfolgen zu den Schieberegistern, in denen die Informationen während des Bilddurchlaufs gespeichert werden, Fenster für Horizontal- und Vertikalabtastuni; usw. Insbesondere die logische Schaltung wird im Rhythmus des HF-Taktimpulses während einer Periode T, gesteuert, die einen Teil der Mindestdauer T_s darstellt, die zwischen der Projektion zweiei aufeinanderfolgender Schriftzeichen liegt. Die Schaltung 32 übernimmt außer der Unterdrückung von Störimpulsen noch die Bewertung des Endes des Horizontal-Rechtcckimpulses durch Erfassung des Vnrliegens eines Weißwertes, beispielsweise während zu. 1 Takt perioden. Fällt diese Prüfung positiv aus, so lost die Synchronisati^nsschaltung 33 den Erkcnnun^sablauf im HF-Rhythmus aus. Die Periode T, liegt /wischen dem Schlußzeitpunkt >r/< des von der Schaltung 32 bewerteten Rcchteckimpulscs und dem Projektionsbeginn des nächstfolgenden Schriftzeichens. Der rest liehe Zeitwert T_E, während dem die Aufzeichnung stattfindet, wird vom NF-Taktimpuls bestimmt. Hieraus folgt, daß eine solche Erkennungsschaltung die Bestimmung von Schriftzeichen ermöglicht, die durch ein Zeitintervall getrennt werden, wahrend dem die Abtastung vorgenommen wird. Die Schaltung 33 ist mit einem Zählwerk ausgerüstet, das die NF-Taktimpulse vom Anfangszeitpunkt u_d< der Projektion eines Schriftzeichens aus abzieht. Die Dekodierung des Ausgangszustands dieses Zählwerks führt zur Entstehung von Fenstern einer bestimmten Breite, die fur die vertikalen und horizontalen Abschnitte verwendet werden. So können sich beispielsweise drei Zeitfenster (FHl, FHl und F//3, F i g. 4 E) zur Bestimmung der Schnittpunkte mit den horizontalen Streifen und ein bzw. mehrere Fenster(FVl, Fig. 4F) bestimmen, die zusammen mit einer bzw. mit mehreren vertikalen Streifen ausgewertet werden können. Die Breite der Fenster ist hierbei insbesondere so gewählt, daß sie größer als die Durchlaufbreite T_n eines Strichs im Verlauf eines Schriftzeichens ist (Fig. 4E). Das dritte horizontale Fenster FH3 (Fig. 4E), das dem Durchlaufende des Schriftzeichens entspricht, kann seiner Breite nach größer als die anderen gehalten werden, um gegebenenfalls auftretende Breitenschwankungen der zu erkennenden Schriftzeichen berücksichtigen zu können. Weiterhin liefert die Zeitbasisschaltung auch das Signal zur horizontalen Zentrierung, das über die Leitung 15 zur Analogschaltung übertragen wird; dieses Signal berücksichtigt die Mittelstellung des horizontalen Rechteckimpulses (Fig. 4C), der den Zeitbezug der vertikalen Symmetrieachse des projizierter Schriftzeichens bildet, sowie eine vorher bestimmt« Verzögerung, die der Projektionsverschiebung des je wciligen Schriftzeichens vor den beiden Erkennungs schaltungen 1 und 2 (Fig. 1) entspricht. Das Signa auf der Leitung 15 besitzt die Form eines Rechtfcckim pulses, dessen Dauer genau der Durchlaufdauer eine durchschnittlichen Striches entspricht und auf dei Zehbezug zentriert ist, der in der Weise vcrschobei

ist, daß optische Korrelatioiisinformationen unter optimalen Horizontal-Zentrierungsbeditigungen des Schriltzeichens vor den Masken 5 (Fig. 1) abgeleitet werden können.

Die Schaltungen für vertikale Zentrierung ermitteln die vertikale Stellung ties Schriftzeichen* im Raster und bilden eine Information über die vertikale Stellung, die zur Bestimmung der horizontalen und vertikalen Schnittpunkte in der Form verwendet wird, daß eventuell auftretende Verschiebungen in der Vertikalzentrierung berücksichtigt werden. Diese Schaltungen sind mit einem Schieberegister 34 mit parallelen Eingängen und einem Serienaus^ang ausgerüstet. Dieses Register wird über die binaren Ausgange der Photozellen gespeist. Lauft das Schriftzeichen vordem Raster 4 vorbei, so werden nach und nach Schwarzwert-Impulse im Register 34 in den Stufen gespeichert, die der räumlichen vertikalen Lage des Schriftzeichens entsprechen. Nach Durchlauf dieses Schriftzeichens wird das Register über Steuersignale entleert, die Min der Zeitbasisschaltung 33 geliefert werden, wobei diese Signale eine Impulsfolge im Rhythmus des HF-Taktimpulses bilden. Das Ausganpssignal des Registers 34 wird einer nach bekannten Verfahren aufgebauten logischen Schaltung 35 zugeführt, die darüber hinaus die erwähnte Impulsfolge empfängt, um die Dekodierung der Verschiebung auszuführen. Der Aufhau der logischen Schaltung 35 kann insb.
sondere so erfolgen, daß eine zwei Impulse trennende Periode einer Verschiebung bzw. Veränderung des Wertes einer Photozelle auf dem Raster 4 entspricht. Die Schaltung 35 ist mit einem Zählwerk ausgerüstet, das die Anzahl der Weißwerte vor dem Vorliegen eines Schwarzwerles bestimmt, wobei diese Anzahl die Stellung des unteren Teils des proji/ierten Schriftzeichens charakterisiert. Ein entsprechendes Bezugssignal zur vertikalen Zentrierung wird geliefert und in den Schaltungen für die vertikalen und horizontalen Schnittstellen ausgeweitet. Die Information bezüglich der vertikalen Zentrierung wird darüber hinaus auf der Leitung 14zur Analogsehaitung 2 (Fig. 1) übertragen.

Die Schaltungen für vertikale Schnittstellen umfassenfür jeweils jede vertikale Schnittstelle am Eingang ein Schieberegister 40 mit parallelen Ein- und Ausgängen, das durch die binären Ausgänge der Photozellen gespeist wird. In dem in Fig. 3 gewählten Beispiel ist nur eine vertikale Schnittstelle vorgesehen. Die Zcitbasisschaltung 33 liefert ein Fenster für vertikale Abtastung FVl (Fig. 4 F), das der Stelle dieses Schnittpunktes, auf die Symmetrieachse des Schriftzeichens bezogen, entspricht. Während des Einsatzes dieses Fensters werden die Informationen für Schwarz- und Weißwerte des Schriftzeichcns gespeichert und verharren in diesem Zustand bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schaltung 32 über das Durcnlaufende und den Anfang der Abtastung entscheidet. In diesem Augenblick wird eine Impulsfolge, die die Zentrierungsinformation des Schriftzeichcns darstellt und von den Schaltungen 35 geliefert wird, auf das Register 40 übertragen und verschiebt demzufolge die Schalt zustände der Stufen des Registers in der Weise, daß in sämtlichen Verschiebungsfällcn eine Neuzentrierung eintritt, nach der der untere Teil des Registers 40 dem unteren Teil des Schriftzeichens entspricht. Mit 41 bezeichnete logische Schaltungen, die über bestimmte Ausgänge des Registers 40 gespeist werden, ermitteln das eventuelle Vorliegen eines Striches am oberen und am unteren Teil des Schriftzeichens. Diese Schaltungen können aus logischen Gattern aufgebaut werden, die das Vorliegen eines Schwarzwertes dekodieren. Die Bewertung der Prüfung kann durch Übertragung eines Abtastimpulses auf die Dekodicrungsgatter erfolgen, wodurch eine Schaltzustandsänderung von Speicherkippstufen erfolgt, die sich an den Ausgängen der Gatter befinden. Durch Anlegen eines von der Zeitbasisschaltung 33 gelieferten Signals wird das

ίο Register 40 anschließend vollständig geleert. Während dieses Vorgangs ermittelt eine weitere logische Schaltung das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein eines S-fL-k^.s in der Mitte des Schriftzeichens. Um mögliche Änderungen der vertikalen Lage eines mittleren Striches, entgegen der festen Stellung der bei Schriftzeichen gleicher Höhe oben und unten befiüdlichen feststehenden Striche, berücksichtigen zu können, weicht der Aufbau dieser Schaltung von dem der anderen logischen Schaltungen 41 ab. Ein 3 Bits umfassender Kode, der dem betreffenden vertikalen Schnittpunkt entspricht, liegt am Ausgang der logischen Schaltung 41 an und wird einer Dekodicrungsmatir'. zugeführt.

Di.se Dckodierungsinatrix 42 empfängt darüber hinaus die Kodes, die den horizontalen Schnittpunkten entsprechen, d. h. innerhalb dieses Beispiels zwei Kodes von jeweils 3 Bits fur zwei horizontale Schnittpunkte an drei Stellen. Die Schallungen für die horizontalen Schnittpunkte des Symbols sind mit einer Reihe von logischen Schaltungen 43-1 bis 43- η gleichen Aufbaus ausgerüstet, die für diese Schnittstellen sämtlich«. Verschiebungsmöglichkeiten des Schriftzeichens innerhalb des vorgesehenen Bereichs erfassen. Ihre Anzahl kann unter der der Photozellen des Rasters 4 gewählt werden, geht man davon aus, daß der gesamte vertikale Bereich, der durch die entferntesten Horizontalschnitte nach oben und nach unten gegenüber der horizontalen Symmetrieachse des Schriftzeichens begrenzt wird, innerhalb der vorherschbaren Bedingungen einer vertikalen Verschiebung im allgemeinen eine bestimmte Anzahl von Photozellen ausschließt, die sich an jedem Ende des Rasters 4 befinden und zur Erkennung der Vcrtikalschnitte ausgewertet werden. Berücksichtigt man darüber hinaus, daß die Breite eines durchschnittlichen Strichs vertikal gesehen mehrere Photozellen erfaßt, so kann die Anzahl der logischen Schaltungen 43-y dadurch verringert werden, daß man diese beispielsweise nacheinander jeder zweiten Photozellc zuordnet. Nach Durchlauf des zu bestimmenden Schriftzeichens können über einen Umschalter 44, der durch die Impulse gesteuert wird, die zur vertikalen Zentrierung von der Schaltung 35 geliefert werden, nur die Schnittpunkte ausgewählt werden, die den vorgesehenen Horizontalpunkten entsprechen. Jede Schaltung 43-/ ermittelt die Anwesenheit eines sich gegebenenfalls links, in der Mitte oder rechts befindenden Striches. Die Erkennungszeitpunkte werden durch die Horizontalfcnstcr FHl, FHl und FH3 (F i g. 4 E) gesteuert, die von der Schaltung 33 geliefert werden.

Die Dekodierung der durch die vertikalen und horizontalen Schnittpunkte gelieferten Informationen erfolgt in einer logischen Matrix 42, die als Prüfelemcnt dient. Diese Matrix besteht aus einer nicht näher beschriebenen Einheitvon logischen UND-Gattern. Ein Schriftzeichen bzw. seine Gruppe wird durch die Feststellung der Koinzidenz zwischen der am Eingang der Matrix eingestellten Binärziffer und einer der ge

speicherten logischen Kombinationen erkannt. Sullen mögliche Foirnaiv-vcichungen eines Schrif!zeichens miterfaßt werden, .*. I.ann <iieses Schriftzeichen beispielsweise durch mehrere Kodes definiert werden. Jeder Kode, der nicht in irgendeiner Weise einem der gespeicherten Kodes entspricht, lost einen Zurückweisungsbefehl aus. der zur Verarbeitungseinheit übertragen wird. Die Gruppen-Ausgänge 10 werden der analogen Erkennungsschaltung 2 (Fig. 1) und die Schriftzeichen-Ausgänge 8 der zugehörigen Auswerleschaltung9 (Fig. 1) übertragen.

Fig. 5 zeigt in Form eines vereinfachten Diagramms ein Heispiel einer analogen Erkennungsschaltung (Fig. l).'Nach diesem Beispiel geht man von einer auf vier begrenzten Zahl von durch die Analogschaltung zu identifizierenden Schrift/eichen und einer Anzahl von Gruppen aus, die auf zwei beschränkt ist. Der dargestellte Aufbau umfaßt für >edcs Schriftzeichen ein lineares vertikales Raster 12-1 bis 12-4 das sich in der Korrelationsebenc befindet, fcrncr eine Schaltung zur vertikalen, räumlichen Auswahl (103 und 104^dcs bzw. einer geringen Zahl vein Photo/eilen, auf denen die Korrelattonsspitze in Abhängigkeit von den Daten der vertikalen Verschiebung erscheint, die von der l>ogikschaltung über die Leitung 14 empfangen und in einer Schaltung 105 verarbeitet werden, die den Rang >k< dieses bzw. der Photozellen bestimmt, weiterhin eine Speicherschaltung 106 bis 109. die zeitlich während des Auftretens des Rechteckimpulses zur horizontalen Zentrierung ausgelöst wird, wobei dieser Impuls ül>cr die Leitung 15 von der logischen Schallung aus geliefert wird und diese Auslösung unter der Bedingung erfolgt, daß diese Speicherschaltung einem Schriftzeichen der betreffenden Gruppe entspricht, sowie ein analoges ODER-GaUer 111, das seinerseits aus der verringerten Anzahl der Korrclationssignale, die den einzelnen Schriftzeichen der betreffenden Gruppe entsprechen, das stärkste auswählt, wodurch das projiziert^· Schriftzeichen erkannt wird. Das entsprechende Kcnnsignal wird nunmehr der Auswerteschaltung 9 übertragen. Die Auswahlschaltung 110 kann aus logischen Stromkreisen gebildet sein und bestimml aus den auf der Leitung 15 ankommenden Informationen für die horizontale Zentrierung und den auf den Leitungen 10 kommenden Infoima'ioncii ein Steuersignal, das nur den von der entsprechenden Gruppe betroffenen Speicheischaltungen übertragen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zum Erkennen normaler Schriftzeichen wie z. B. einer Schreibmaschinenschrift mit einer die zu identifizierenden Zeichen nacheinander abtastenden und sie jeweils in einer Mehrzahl gleicher, in einer gegebenen Richtung gleichmäßig durchlaufender Bilder projizierenden Leseeinrichtung, einer logischen Erkennungsschaltung und einer analogen Erkennungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Erkennungsschaltung (1) durch digitale Kodierung das eventuelle Vorhandensein der Schriftzeichenspur an bestimmten, mittels in zwei zueinander senkrechten Richtungen venaufender SSreifen festgelegten Stellen ihrer Ebene identifiziert und für jedes Schriftzeichen mit einem Sonderkennkode em Zeicheukennsignal und für alle anderen zu erkennenden, gruppenweise zusammengefaß- »o ten Schriftzeichen Gruppenkennsignale liefert, wobei jede Gruppe einen von denen der anderen Gruppe und von denen der unmittelbar erkannten Schriftzeichen verschiedenen Kennkode besetzt, und eine Mehrzahl von Schriftzeichen mit dem as gleichen, den der betreffenden Gruppe hildenden Kennkode gruppiert, und daß die allein die gruppenweise zusammengefaßten Schriftzeichen identifizierende analoge Erkennungsschaltung (2) mit einer Einrichtung zur optischen Korrelation mit nichtkohärentem Licht und einer nachfolgenden, analog auswertenden Schaltung (13) ausgerüstet ist, die Vdn der logischen Schaltung (1) die eventuelle Gruppeninformation (auf Leitungen 10) und Auswahlsignale (auf Leitungen 14, 15) der laufenden optischen Projektion aufnimmt, die zunächst um Eingang der logischen Schaltung (1) und sodann mit einer bestimmten konstanten Verzögerung am Eingang der analogen Schaltung (2) erfolgt.

2. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daC die logische Schaltung (1) ein lineares Raster (4) von Pholozellen in vertikaler Richtung, senkrecht zur betreffenden horizontalen Durchlaufrichtung (F), aufweis., wobei ein Bild in die Höhe der Ebene dieses Rasters projiziert wird, dessen Ausgänge über einen Analog/Digital-Umsetzer (6) mit eintm Sa^?z logischer Kennschaltungcn (7) verbünde.1 sind, und die analoge Schaltung eine Vielzahl angepaßter Masken (S) jo besitzt, die jeweils einem Schriftzeichen einer Gruppe entsprechen, wobei ihre Gesamtzahl der Gesamtzahl der bestimmten Schriftzeichen entspricht, die auf diese Gruppen aufgeteilt sind, und die optische Projektion gleichzeitig und jeweils in der Ebene jeder Maske vorgenommen wird, wohei ein zweidimensionales Rasier (12) von Photozellen optisch mit den Masken verbunden ist und einen Satz analoger Schaltungen (13) speist, und daü eine argeschlnssene Auswertcschaltung (9) von der logischen Schaltung (7) die Kennsignale (an den Ausgängen β) der Schiiftzeichen eines Sonderkode und von der Analogschaltung (13) die Kennsignale (an den Ausgängen 1·) der Schriftzeichen eines gemeinsamen Kode erhält. «3

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Richtungen der beiden .Streifen der Durchlaufrichtung (F) entspricht, sich jene Punkte entlang der Horizontal- und Vertikalschnitte befinden, die sich durch diese Streifen ergeben, und das lineare Raster (4) Photozellen aufweist, die in einer vertikalen Höhe über der Normhöhe der projizieren Schriftzeichen angeordnet sind, wobei die logische Schaltung (7) Synchronisationsschaltungen (30 bis 33) besitzt, die insbesondere ein Signal zur horizontalen Zentrierung (über Leitung 15) liefern, das für die Analogschaltung (13) bestimmt ist, sowie Auswahlfenster für die horizontalen und vertikalen Schnittpunkte, wobei Schaltungen (34-35) zur vertikalen Zentrierungeine Information bezüglich der vertikalen Stellung des projizierten Schriftzeichens liefern, das einerseits für die Analogschaltung (13) und andererseits für die Schaltungen (40-41) der vertikalen Schnittpunkte und für die Schaltungen (43-44) der horizontalen Schnittpunkte bestimmt ist, wobei diese Schaltungen für die Schnittpunkte einer Dekodicrungsmatrix (42) den Binärkode liefern, der diesen Schnittpunkten entspricht, und diese Matrix ein Kennsignal des Schriftzeichens bzw. der Gruppe entsprechend dem jeweiligen Fall durch Vergleich mit den Bezugs-Binärkodes liefert.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schnittlinie zumindest drei Punkte aufweist, die einen Binärkode mit mindestens 3 Bits definieren, wobei sich zwei von diesen jeweils an den Endpunkten des projizierten Bildes befinden und der dritte im mittleren Teil, wobei jede Schaltung (41) fur vertikale Schnittpunkte mit logischen Stromkreisen für den Abgriff von Informationen bezüglich eventuell vorliegender Schnittpunkte ausgerüstet ist, die Abweichungen berücksichtigen, die von einer Vertikalstellung der von verschiedenen Schriftzeichen gebotenen min leren Schnittlinie begrenzt werden und eine feste Punktstellung am oberen unJ unteren Ende lür eine Standardhöhe der /u erkennenden Schrifi/t 1-chen gegeben ist.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen für die horizontalen Schnittpunkte logische Schaltungen (43) umfassen, die jeweils über ein binäres Photokennsignal gespeist werden und somit einer begrenzten Zahl von Photozellen des linearen Rasters (4) zugeordnet sind, die symmetrisch zu beiden Seiten der horizontalen Symmetrieachse angeordnet sind und eine bestimmte Anzahl von Photozellen am oberen und unteren Ende des Rasters ausschließen, wobei jede logische Schallung (43-;) einen Binärkode zum Erkennen eines horizontalen Schnittpunkts liefert und ein logischer Umschalter (44) mit Hilfe der Zentrierungsdaten nur die Informationen über die vorgesehenen horizontalen Schnittpunkte abnimmt.

6 Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsschaltungcn eine Zeiinasisschaltung (33) umfassen, die ein NF-Taktsignal (auf Leitung 1·) einer Frequenz empfängt, die sich proportional zur Durch laufgeschwindigkeit der optischen Projektion verhält, ferner ein HF-Taktsignal und einen Rechteckimpuls bzw. ein Fenster bestimmter Breite (T_H) für das horizontale Vorbeibewegen des projizierten Schriftzeichens, wonach diese Schaltung die einzelnen Steuersignale der loai-

sehen Schaltung zur vertikalen Zentrierung sowie für die horizontalen und vertikalen Schnittpunkte liefert und diese Steuersignale auf die NF-Periode während der Aufnahmephase abgestimmt werden, die durch den RechteckimpuU begrenz! wird, wobei sich die Abstimmung auf die HF-Periode (T_L) während der Abtastphase vollzieht, die während eines Bruchteils der Mindestdauer (T_s) begrenzt wird, die das Ende des Rechteckimpulses vom Anfang des nächstfolgenden Rechteckimpulses trennt.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogschaltung (2) einen optischen Mehrkanal-Korrelator umfaßt, wobei jeder Kanal mit einer Maske verbunden ist, die optisch einer Matrix von Photozellen zugeordnet ist, die zumindest aus einem linearen vertikalen Raster (12-1) von Photozellen besteht, das sich in der Korrelationsebene befindet, wobei die Ausgänge dieses Rasters mit einer Schaltung »0 (101) zur räumlichen Auswahl mindestens einer Photozelle verbunden sind, auf dem die Korrelationsspitze liegt, und diese Auswahl auf Grundlage der vertikalen Zentrierungsinformation (auf Leitung 14) erfolgt, wobei diese Auswahlschaltung über einen einzigen Ausgang mit einer Speicherschaltung (106) verbunden ist und die Gruppeninformation (am Ausgang 10) und die Information zur horizontalen Zentrierung (auf Leitung 15) einer Auswahlschaltung (110) zugeführt werden. die über ihre Ausgänge jeweils mit den Speicherschaltungen verbunden ist, wobei ein Steuersignal zur Speicherung nur an die Speicherschaltungen der betroffenen Gruppe und wahrend eines Zeitraumes abgegeben wird, der der horizontalen Zentrierung der optischen Projektion am Eingang der analogen Schaltung entspricht, wobei die Speicherschaltungen über ihren Ausgang mit einem analogen ODER-G.itter (111) verbunden sind, das seinerseits das stärkste Signal aus den von den gewählten Speicherschaltungen empfangenen Signalen auswählt.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen (34-35) für vertikale Zentrierung und die Dekodierungsmatrix (42) jeweils mit Einrichtungen versehen sind, die ein Zurückweisungssignal (auf Leitung 17) in dem Augenblick liefern, wenn die vertikale Verschiebung eines projiziertcn Schriftzeichens außerhalb der vorgesehenen maximalen jo Toleranzen liegt, sowie auch in den Fällen, in denen der dem projizieren Schriftzeichen entsprechende Kode mit denen der gespeicherten Bezugswerte unvereinbar ist, woraufhin diese Zurückweisungsinformation auf die angeschlossene Auswerteschaltung (9) übertragen wird, um bezüglich des betreffenden Schriftzeichens einen Annulierungsbefehl zu liefern.

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Die Erfindung betrifft ein Gerät /um Erkennen normaler Schriftzeichen wie z. H. einer Schreihmaschinenschrift mit einer die zu identifizierenden Zeichen nacheinander abtastenden und sie jeweils in einer Mehrzahl gleicher, in einer gegebenen Richtung gleichmäßig durchlaufender Bilder projizierenden Leseeinrichtung, einer logischen Erkennungsschaltung und einer analogen Erkennungsschaltung.

Es sind optische Zeichenlesegeräte bekannt, die analog arbeiten und eine Korrelation zwischen dem zu erkennenden Schriftzeichen und einer Gruppe von optischen Bezugszeichen, die auch als »Korrelationsmasken« bezeichnet werden, durchführen. Andere Geräte verwenden eine im wesentlichen logische Methode, nach der die Kennmerkmale der Schriftzeichen in Binärwörter umgesetzt werden, die in einem hierfür ausgelegten logischen Rechner mit Bezugs-Binärwörtern verglichen werden. So ist bereits ein logisch arbeitendes Zeichenlesegerät bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 262 644), bei dem von diskreten Punkten des Abtastfeldes zur Zeichenerkennung auszuwertende digitale Signale gewonnen werden, und hierfür eine logische Schallung durch digitale Kodierung das eventuelle Vorhandensein der Schriftzeichenspur an bestimmten, mittels in zwei zueinander senkrechten Richtungen verlaufender Streifen festgelegten Sielleu ihrer Ebene identifiziert.

Die Anlagen mit analoger Arbeitsweise zeichnen sich durch einen verhältnismäßig einfachen Aufbau aus, werden jedoch demgegenüber sehr schnell durch Schriftzeichenverzerrungen und Zentrierfehler beschränkt, während andererseits bei steigender Zahl von Bezugsschriftzeichen die Zuverlässigkeilsquote stark nachläßt.

Die digital arbeitenden Anlagen bieten einen hohen Wirkungsgrad bei der Erkennung ungleicher bzw. stark voneinander abweichender Schriftzeichen, wobei jedoch die Unterscheidung sich einander ähnelnder Schriftzeichen schwierige technische Losungen erfordert, sofern mit hoher Sicherheit gearbeitet werden soll.

Es ist nun schon vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung 21 12919, Offenlegungstermin 7. Oktober 1971) Schriftzeichen in zwei Schriften zu erkennen, nämlich in einer ersten Erkennungsschaltung eine erste Messung vorzunehmen und so eine Kenninfotination zu erhalten und wenigstens eine zweite Messung durch eine weitere Schaltung durchzuführen, die eine andere Erkennungstechnik verwendet, wobei die Koinzidenz der Ergebnisse ein zusatzliches Kennsignal liefert, das für die endgültige Identifizierung verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Gerät der eingangs genannten Art unter Vermeidung der den analog einerseits und digital andererseits arbeitenden Anlagen anhaftenden Nachteile so auszugestalten, daß ein wesentlich einfacherer Schaltungsaulbau möglich ist und trotzdem eine höhere Urkennungssicherheit geboten wird.

Dies gelingt bei einem derartigen Gerät erfin· dungsgemäß dadurch, daß die logische Erkennungs schaltung in zunächst wie gesagt an sich hckanntei Weise durch digitale Kodierung das eventuelle Vor handcnsein der Schriftzeichenspur an bestimmten mittels in zwei zueinander senkrechten Richtunget verlaufender Streifen festgelegten Stellen ihrer Eben< identifiziert und gemäß der Erfindung - für jede Schriftzeichen mil einem Sonderkennkode ein Zci chenkennsignal und für alle anderen zu erkennenden gruppenweise zusammengefaßten Schriftzeichei Gruppcnkennsignale liefert, wobei jede Gruppe einei von denen der anderen Gruppen und von denen de unmittelbar erkannten Schriftzeichen verschiedene!