DE2200775A1

DE2200775A1 - Einrichtungen zur Erkennung alphanumerischer Zeichen

Info

Publication number: DE2200775A1
Application number: DE19722200775
Authority: DE
Inventors: Freedman Morris D
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1971-01-07
Filing date: 1972-01-07
Publication date: 1972-07-20
Also published as: FR2121278A5; GB1359781A; IT946374B; CA946067A

Description

Einrichtungen zur Erkennung alpha-numerischer Zeichen

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Erkennung alpha-numerischer Zeichen.

Die große Menge von Einzelstücken, die Materialförderstationen verschiedenster Art durchlaufen, macht eine automatische Identifizierung der Einzelstücke sehr empfehlenswert. Beispiele für solche Höfe sind Stationen zur Erkennung von Reifenkodes und automatische Materialförderanlagen. In der Folge wurde sehr viel auf dem Gebiet der optischen Zeichenerkennung getan, und es wurden verschiedene Anlagen entwickelt.

Die vorhandenen tasten gewöhnlich das gesamte zu identifizieren-

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de Zeichen auf das Vorhandensein von Merkmalen ab, durch die sich

! das Zeichen von den anderen Zeichen der Zeichengruppe unterschei-I
det. Diese Zeichenmerkmale umfassen Eigenschaften wie das Vor-

; handensein und die Lage von senkrechten und waagrechten Linien, von halben Linien sowie auch andere Unterscheidungsmerkmale. Bei diesen Anlagen erfolgt die Abtastung gewöhnlich in waagrechter oder senkrechter Richtung, so daß Unterbrechungen durch

! senkrechte oder waagrechte Linien eine Änderung des Ausgangs-

j sigreLs der Abtasteinrichtung bewirken und die Gegenwart und Art ι der Linie anzeigen. Das Vorhandensein und die Lage dieser Linie

• dient dann zur Identifizierung des Zeichens.

Obwohl verschiedene Anlagen unter Verwendung dieser Ideen ange-

boten werden, ist aus verschiedenen Gründen keine ganz einwand- : frei für viele Anwendungszwecke geeignet. Erstens sind die zu ! identifizierenden Zeichen häufig gegenüber der Abtasteinrichtung

' verkantet. Die Verkantung kann eine Versetzung oder Drehung der ; Zeichenmerkmale gegenüber ihrer Soll-Lage bewirken, woraus ein

j fehlerhaftes Ausgangssignal entsteht und damit eine Fehlkennzeichnung des identifizierten Zeichens. Ein weiterer Nachteil der vorhandenen Zeichenerkennungseinrichtungen ergibt sich in einigen Fällen aus der Tatsache, daß die Zeichen identifiziert werden müssen, während sich der das Zeichen tragende Gegenstand, bewegt. Da sich das Zeichen bewegt, kann die Lage des Zeichenmerkmals falsch angezeigt oder verwischt werden, woraus sich eine falsche Identifizierung des Zeichens ergibt.

Die Versuche zur Lösung dieser Probleme führten zur Verwendung :

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von Spezialtypen für die verschiedenen Einrichtungen. Dies ist kein großer Nachteil,. dain den meisten Fällen der zu identifizierende Gegenstand auch stilisierte Typen tragen kann. Beispielsweise können in einer Materialförderanlage die Etiketten oder Beschriftungen zur Erkennung der Gegenstände hoch spezialisiert sein, ohne die Punktion der Anlage nachteilig ^; zu beeinflussen und auch ohne die Etiketten oder die Erkennungs-|

J einrichtung zu verteuern. Obwohl es sich jedoch um Spezial- ' !

typen zur leichten Identifizierung durch die automatische Zeichenerkennungseinrichtung handelt, müssen diese Typen leserlich sein und dürfen sich somit von dem normalerweise beim Druck verwandten vorhandenen alpha-numerischen System nur soweit unterschei den, daß sie auch noch diese Bedingung erfüllen.

Die Erfindung betrifft eine optische Zeichenerkennungseinrichtung ohne die Nachteile der bisherigen Einrichtungen und eignet sich besonders für Umstände, in welchen die zu identifizierenden Zeichen bewegt sind undauch möglicherweise gegenüber der Abtasteinrichtung verkantet sind. Die.erfindungsgemäße Einrichtung unterscheidet sich von den früheren Einrichtungen in vieler Hinsicht, wobei ein Merkmal in der Tatsache besteht, daß die erfindungsgemä3e Eirr ichtung nicht von der Verwendung herkömmlicher Zeichenmerkmale zur Unterscheidung der verschiedenen Zeichen des alpha-numerisehen Systems abhängt.

i 3ei der erfir.dungsgemäßen Einrichtung wird das gesamte Zeichen

abgetastet, so da:? eine Reihe von logischen Einern und Nullen für dunkle und helle Punkte im Zeichen empfangen werden. Es

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kann auch beliebig das Gegenteil angewandt werden, d.h. ein \

j !

• Verfahren, bei welchem die hellen Punkte als logische Einer ■ j. j

! verwandt werden. Nach vollendeter Abtastung wird die Informa- ;

I

! tion gespeichert und anschließend in Segmente unterteilt, von I

j denen einige waagrechte Linien und andere senkrechte Spalten

j darstellen. Dann wird die Dichte der dunklen Punkte innerhalb ' eines jeden Segments erfasst, so daß eine logische Eins oder

, eine logische Null (je nach Festlegung) als ein Ausgangssignal

■ des Segments empfangen wird, wenn es eine Anzahl von dunklen | Punkten enthält, die eine Schwellwertzahl, z.B. 12 übersteigt.

Wenn die Anzahl der dunklen Punkte innerhalb des Segments unterhalb der Schwellwertzahl liegt, so wird für dieses Segment ein logisches Null-Ausgangs signal abgegeben. Die Abtastdaten werden ', für alle Segmente erfasst, so daß für jedes Segment entweder ;

ein Ausgangssignal von einer logischen Eins oder einer logischenj Null erzeugt wird. Das logische Ausgangssignal dient dann zur Identifizierung des Zeichens. Dies kann durch Verwendung eines '■ Impulskodes mit einem Ιιηρμίβ für jedes Segment geschehen. Als ' weitere Möglichkeit kann man die Anlage unter Verwendung der ;

ί Segmentdaten im Schrittsuchverfahren arbeiten lassen, so daß ; das Zeichen eindeutig durch dieses Schrittsuchverfahren identifiziert wird. Bei einer möglichen Mehrdeutigkeit zwischen einigen Zeichen wird ein neuer Schwellwert eingegeben, beispiels-

j weise 14 dunkle Punkte für das Ausgangssignal Eins, und ein zweites Hilfssuchverfahren wird zur Lösung der Mehrdeutigkeit durchge führt.

Eine Verkantung oder Schräglage wird durch Unterteilung der

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Zeilen und Spalten in Unterzeilen und Unterspalten berücksichtigt. Die Dichte für ein bestimmtes Segment wird dann durch das Ausgangssignal für die größte'Dunkelpunktdichte bestimmt, die anstelle direkt vom Segment von einer Unterzeile oder Unterspalte abgeleitet wird. Beispielsweise wird jede Unterzeile einer horizontalen Zeile mit drei Unterzeilen individuell auf ihre Dunkelpunktdichte abgetastet.' Dann wird die Dunkelpunktdichte der Unterzeile mit der größten Dunkelpunktdichte mit dem vorgegebenen Schwellwert verglichen, um das logische Ausgangssignal für diese Zeile zu ermitteln. Dies geschieht, da ein verkantetes oder schräg liegendes Zeichen eine Verlagerung von einigen Punkten aus einer Unterzeile in eine.andere bewirkt, wodurch sich eine andere Dunkelpunktdichte gegenüber einem nicht verkanteten Zeichen ergibt. Jedoch durch die Wahl der Unterzeile mit der größten Dunkelpunktdichte bleibt selbst bei einer er-

für heblichen Verkantung die Dunkelpunktdichte mindestens eine Unterzeile im wesentlichen konstant.

Die Bewegung der Zeichen gegenüber der Abtasteinrichtung wird durch einen Verschluß der Abtasteinrichtung berücksichtigt, die der Verschlußtechnik bei fotografischen und anderen optischen Einrichtungen praktisch gleicht.

Die erfindungsgemäße Einrichtung unterscheidet sich somit gegenüber den früheren Einrichtungen, da sie ohne Abtastung der herkömmlichen Zeichenmerkmale arbeitet, wie diese anderen Einrichtungen. Die mit der Einrichtung verwandte stilisierte Type kann somit so entworfen werden, daß die Einrichtung jedes Zeichen

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j eindeutig durch die Dichte der Dunkelpunkte in einem Segment identifiziert und nicht durch das Vorhandensein und die. Lage der herkömmlichen Zeichenmerkmale, von denen die vorhandenen Einrichtungen abhängen. Dies ist von Vorteil, da die Verwendung

! der herkömmlichen Zeichenmerkmale infolge von Verkantung und i Bewegung fehlerhafte Ablesungen ergeben können.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Be-

■ Schreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. In den Zeichnungen ist:

I Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines bevorzugten : Ausführungsbeispiels der Erfindung;

; Fig. 2 die Einteilung in Segmente mit Zeilen und Spalten einer ein Zeichen tragenden Fläche;

Fig. 5 das im Speicher gespeicherte Zeichen "J";

Fig. k eine speziell stilisierte Type für die erfindungsgemäße Einrichtung;

Fig. 5 die Durchführung eines Schrittsuchverfahrens zur Identifizierung eines Zeichens in den gespeicherten Daten;

Fig. 6 die Identifizierung eines Zeichens unabhängig von seiner Verkantung gegenüber dem Gesichtsfeld der Abtasteinrichtung.

_r_ 7. -

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I-Das in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel· der Er- J

findung enthält die Abtasteinrichtung 11 mit dem optischen Eingangsteil 12. Eine Lichtquelle, wie z.B. die beiden Quellen IJ I und 14,liefert sichtbares Licht zur Beleuchtung des Gegenstandes i 16, dessen Zeichen zu identifizieren sind. Der Gegenstand l6 bewegt sich senkrecht zur Achse der Abtasteinrichtung, wie durch ^: den Pfeil 17 angedeutet wird. Das optische Objektiv 12 und die Abtasteinrichtung 11 sind so ausgelegt, daß das Gesichtsfeld der , Abtasteinrichtung gleichzeitig eine bestimmte Anzahl von Zeichen auf dem Gegenstand erfasst. Die iogischen Daten eines jeden einzelnen Zeichens auf dem Gegenstand werden anschließend verarbeitet, so daß die einzelnen Zeichen getrennt identifiziert werden. Die Identifizierung der einzelnen Zeichen hängt von der Verwendung eines Gitters ab, durch weiches die Zeicheninformation bzw. die Daten für ein zeichen in Segmente eingeteilt werden können. Jedes Zeichen auf dem Gegenstand 16 ist so dimensioniert, daß es in das Gitter passt, so daß es dem Gitter überlagert wird, wie in Fig. 3 gezeigt. Natürlich können optische Geräte mit einem veränderlichen Gesichtsfeld verwandt werden, so daß Gegenstände verschiedener Größen mit verschiedenen Typengrößen identifiziert werden können. Eine durch Veränderung des Abstandes zwischenden Zeichen und der Abtasteinrichtung bewirkte Vergrößerung wird automatisch durch die Arbeitsweise der Einrichtung berücksichtigt, so daß keine Nachstellung der Abtasteinrichtung erforderlich ist. Das Abtastgerät 11 ist bekannt, i

und es können verschiedene marktgängige Typen verwendet werden. j

i Das Abtastgerät ist mit einem Verschluß ausgerüstet, so daß die !

Einrichtung nicht dauernd das vom Gegenstand ΐβ reflektierte ^!

- 8 - ; 2 09830/0777

- 8 - ί

ι Licht empfängt. Der Verschluß ist kurzzeitig geöffnet, wenn sich j

der Gegenstand 16 mit den Zeichen im Gesichtsfeld des Abtast- i

gerätes befindet. Während der kurzen Öffnungszeit des Verschlusses' wird das gesamte Gesichtsfeld entweder waagrecht oder senkrecht ;

abgetastet, und es wird eine Entscheidunggpfällt, ob die einzelnen Punkte einen hellen oder einen dunklen Punkt darstellen.

Der Abtastmechanismus 11 und der Verschlußmechanismus können ί durch eine Photozelle 23 gesteuert werden. Das Licht von der ^: Quelle 24 ist auf den Gegenstand 16 gerichtet und wird von dort

!aus auf die Photozelle 23 reflektiert. Wenn die Anwesenheit des
ι die Zeichen tragenden Gegenstandes durch eine Änderung der vom

Gegenstand l6 reflektierten Leuchtdichte angezeigt wird, wird ^; der Verschluß betätigt und das Gesichtsfeld abgetastet.

I Wie durch die Leitung 26 angegeben, dient die Photozelle 23 auch ■,

ι ■ _:

.zur Ansteuerung der Kopplungselektronik 18, so daß diese belauf schlagt wird, wenn sich ein Gegenstand im Gesichtsfeld befindet .

Die Verschlußtechnik des Objektivs 12 am Abtastgerät 11 ist
bekannt, und es können verschiedene marktgängige Systeme verwandt werden. Eine Einrichtung zur Ortung der Zeichen auf dem ■ Gegenstand 16 im Gesichtsfeld des Abtastgeräts ist in der Patent- j anmeldung Nr. 104.620 voll beschrieben.

Die optischen Eingangsgrößen des Abtastgeräts 11 werden in diesem
in elektrische Ausgangssignale umgesetzt, so daß ein optisch

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heller Punkt durch ein elektrisches logisches Signal Null und* ein optisch dunkler Punkt durch eine logische Eins angezeigt wird. Wie vorstehend erwähnt, kann dieses herkömmliche Verfahren auch beliebig umgekehrt werden. Diese logischen Ausgangs- j signale, die im folgenden als abgetastete logische Signale bezeichnet werden, gelangen über die Ausgangsleitung 17 zur Kopp-

i lungselektronik 18, deren Ausgang über die Leitung I9 an den ;

Rechner 21 geführt ist. Die Kopplungselektronik l8 enthält die j

i erforderlichen Schaltkreise zur Eingabe der Daten in den Rechner ; 21 und ist dem Fachmann bekannt. Das Ausgangssignal des Rechners 21 gelangt über die Ausgangsleitung 22 an einen Verbraucher, wie z.B. eine optische Ableseeinrichtung oder einen Drucker, und das Zeichen wird eindeutig identifiziert.

Die vom Abtastgerät 11 abgegebenen Daten werden im Speicher des j

Rechners 21 solange gespeichert, bis alle Daten des die Zeichen ;

enthaltenden Teils des Gesichtsfeldes empfangen sind. Somit ^j stellen die dem Computer eingegebenen Daten eine bestimmte An-

zahl von Zeichen dar, beispielsweise vier. Die Trennung der Zeichendaten erfolgt im Rechner. Dies ist ein direktes Verfahren, da jedes Zeichen mit sehr starker Annäherung l6 Bits breit ist und alle Zeichen durch einen konstanten Abstand oder Durchschuß von 9 Bits voneinander getrennt sind, Somit werden die Zeichendaten durch Berücksichtigung der ersten l6 Bits der ersten waagrechten Zeile unterschieden, worauf der Stufensprung zur nächsten Zeile erfolgt und die ersten l6 Bits erfasst werden usw., bis 25 Zeilen abgetastet sind. Nach Beendigung des ersten Zeichens erfolgt eine Zählung von 9 Bits, um an die untere

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- ίο -

linke Ecke des nächsten Zeichens zu gelangen, das dann in der gleichen Weise abgetastet wird. Dieses Verfahren ist im einzelnen in der Anmeldung Nr. 104.620 beschrieben.

Das Verfahren der Verarbeitung der Impulsdaten wird anhand der Figuren 2 und j5 näher erläutert, die jareils ein Gitter mit waagrechten und senkrechten Segmenten besitzen und zeigen, wie ; das Zeichen "J" dem Gitter eingepasst . ist. Es ist zu beachten,

! daß das Gitter dirch das Zählverfahren zur Trennung der Zeichen errichtet wird und kein Bauteil des Rechners 21 oder der Kopp-

' lungselektronik 18 ist. Die Verwendung eines Gitters bei der Erklärung .dient dem leichteren Verständnis des Verarbeitungsverfahrens der vom Abtastgerät 11 empfangenen Impulsdaten.

Fig. 2 zeigt, daß das Gitter in acht Segmente unterteilt ist, und zwar in die drei mit 1, 2 und 3 gekennzeichneten senkrechten Spalten und in die mit 4 bis 8 gekennzeichneten waagrechten

! zeilen. Während des Abtastvorgangs stellen die dunklen und hellen Punkte die logischen Signale Eins und Null dar, und diese werden mit dem Gitter verglichen, wie in Fig. J> gezeigt. Die Dichte der logischen Signale Eins, welche die vom abgetasteten Zeichen empfangenen dunklen Punkte in jedem der acht Segmente darstellt, bildet die Information zur eindeutigen Identifizierung des Zeichens. Die Dichte dient als informationstragende Daten durch Errichtung eines Schwellenwerts für die Anzahl von dunklen I Punkten, die in einem Segment vorhanden sein müssen, um ein logisches Ausgangssignal Eins zu erzeugen. Beispielsweise gibt ι es bei der Verarbeitung der senkrechten Spalten ein mögliches

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Maximum von 25 dunklen Punkten, die in jeder Spalte auftreten können.' Wenn man somit einen Schwellenwert von beispielsweise 12 festlegt, dann wird eine logische 1 empfangen, wenn die Impulszählung in der senkrechten Spalte gleich oder größer ist

^: als 12, und eine logische Null ergibt sich für alle Zählungen, die kleiner, sind als 12. Nachstehend werden diese logischen Ausgangssignale als logische Zeichen-Identifizierungssignale bezeichnet. In den waagrechten Zeilen beträgt die Maximalzahl für die dunklen Punkte einer einzelnen Zeile 16. Hier kann ein Schwellenwert von 9 zur Anzeige dafür festgelegt werden, ob für die Darstellung dieses Segments eine logische Null oder eine logische Eins verwendet'werden soll. Es ist zu beachten, daß verschiedene Schwellenwerte festgelegt werden können, beispielsweise 10 oder 14, und es kann nach Belieben für verschiedene Spalten oder verschiedene Zeilen ein unterschiedlicher Schwellen-·

: wert eingesetzt werden.

Pig. 2 zeigt, daß jedes der acht Segmente in eine Anzahl von ; Untereinheiten unterteilt ist. Die Spalten 1 und > sind jeweils _: in drei Unterspalten eingeteilt, und die Spalte 2 in zwei Unter-

ι spalten. Die waagrechten Zeilen 4, 5 und 7 sind in drei Unterzeilen, und die Zeilen 6 und 8 jeweils in zwei Unterzeilen ein- ;

_: geteilt. Diese Einteilung wurde getroffen, um eine genaue und ·_{ eindeutige Identifizierung der Zeichen zu ermöglichen, die , gegenüber dem Gitter verkantet sind bzw. schräg stehen. Anhand j

; der Fig. 6 wird dieser Vorgang nachstehend näher erläutert.

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Pig. J zeigt, daß die linke und die Unterkante des Gitters

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längs einem waagrechten und einem senkrechten Segment verlaufen, während die obere und rechte Kante des Gitters nicht an eines der Segmente angrenzen. Diese Anordnung wird getroffen, um Flcuhtungsfehler des zu identifizierenden Zeichens im Rahmen des Gesichtsfeldes zulassen zu können. Die Fluchtung des Zeichens gegenüber dem Gitter geschieht mit dem Verfahren zur Ortung und Trennung der Zeichen gemäß der Anmeldung 104.620.

Nachstehend folgt eine Kurzbeschreibung: Wenn sich bei einem Verfahren der Gegenstand 16 im Gesichtsfeld des Objektivs 12 bewegt, wird eine Fläche am Gegenstand abgetastet, die größer ist als die von den Zeichen bedefckte Fläche. Die Abtastung erfolgt von unten nach oben und von links nach rechts. Zu Anfang wird kein Zeichen abgetastet und somit werden keine Daten in den Rechner 21 eingegeben. Wenn die Ausgangssignale des nach oben und nach rechts gerichteten Abtastvorgangs entweder das Zeichen oder die Zeichenortungsmarken darstellen, werden Daten

j in den Computer eingegeben, so daß die untere linke Ecke des J Zeichens oder der Zeichenortungsmarken als Bezugspunkt für j das Zählverfahren dient, das zur Trennung der Zeichen verwandt

wird. Damit ist die Lage der Zeichen gegenüber dem Gitter mit Sicherheit erfasst. Die Eingabe der abgetasteten Daten in den

Rechner schreitet dann in der ersten waagrechten Zeile aller Zeichen fort. VJenn beispielsweise vier Zeichen gelesen werden,

und jedes von ihnen eine Breite von 16 Bitsund einen Abstand { von 9 Bits hat, so enthält die erste horizontale Zeile 91 Bits

plus 8 oder 10 Extra-Bits an jedem Ende, um eine Reserve für kleine Fluchtungsfehler zu haben. Nach Beendigung der ersten

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Zeile wird die zweite Zeile abgetastet und so weiter, bis eine genügende Anzahl von Zeilen dem Rechner 21 über die Kopplungselektronik 18 eingegeben wurde, um die Höhe des Zeichens vollständig zu erreichen. Ein anderes Verfahren zur Fluchtung der Unter- und der linken Kanten der Zeichen mit dem Gitter ist ausführlich in der Anmeldung Nr. 104.620 be-schrieben.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nun anhand der Fig. 3 beschrieben, in der das Zeichen "J" gezeigt ist. Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens wird die Arbeitsweise zuerst ohne Berücksichtigung der Möglichkeit beschrieben, verkantete oder schräg gestellte Zeichen zu unterscheiden. Daher ist es zunächst zweckmäßig, anzunehmen, daß die Unterteilungen j der acht Segmente nicht existieren. D.h., bei der folgenden Erklärung werden die durch eine Unternummer 1 gekennzeichneten Spalten und Zeilen herangezogen,und es wird angenommen, daß die anderen nicht vorhanden sind.

er Der Buchstabe "J" in Fig. 3 liegt so, daß/gegenüber dem Gitter richtig ausgerichtet ist. Das eine senkrechte Spalte darstellende Segment 1 enthält sechs dunkle Punkte, und somit besteht der Abtast-Ausgangsimpuls für das S&ement 1 aus sechs Einern und 19 Nullen. Folglich ist das logische Ausgangssignal zur Zeichenidentifizierung für dieses Segment eine logische Null. Es ist zu beachten, daß die Anzahl der die Anzahl der empfangenen dunklen Punkte anzeigenden Einer die entsprechende Information darstellt und nicht die Lage der Einer innerhalb der Zählung. Wenn beispielsweise das Zeichen "9" im Gesichtsfeld liegen

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würde, dann betrüge die Anzahl der Einerzählungen etwa 10,und das logische Ausgangssignal würde gleich dem des Buchstabens "J" sein. Jetzt könnte die Einrichtung nicht zwischen dem Zeichen "9" und "j" unterscheiden. Nachdem das Segment 1 als eine . logische Null oder eine logische Eins gekennzeichnet wurde, wird das Segment 2 abgetastet. Dieses Segment enthält vier dunMe ' Punkte und daher besteht das gesamte. Ausgangssignal von 25 Impul-

j sen aus 21 Nullen und vier Einern. Somit ist das Ausgangssignal

dieses Segments eine logische Null. Das gesamte Segment 3 enthält dunkle Punkte und daher liegt die Zahl der Einer über dem ■ Schwellenwert, und eine logische Eins ergibt sich für dieses

Segment als zeichen-identifizierendes Ausgangssignal. Der gleiche Vorgang wiederholt sich für die waagrechten Segmente k bis 8, so daß man für alle waagrechten Seg-mente eine logische Null erhält, mit Ausnahme des Segments 5, dessen Ausgangssignal eine logische Eins ist. Somit liest sich der aus acht Impulsen bestehende Digitalkode für den Buchstaben "j" als OQlOlOOO.

Vorstehend wurde das Zeichen "9" mit dem Zeichen "J" verglichen, um zu zeigen, daß im Segment 1 für beide Zeichen das gleiche digitale Ausgangssignal vorhanden ist. Wenn jedoch das Zeichen "9" anstele des Zeichens "J" ins Gesichtsfeld gerät, dann ergibt sich der aus acht Impulsen bestehende Kode als OOllOOlO. Das erste Segment der Zahl Neun kann auch eine logische Eins haben, da das Zeichen in diesem Segment fast eine halbe Spaltenhöhe einnimmt. Jedoch ungeachtet des Ausgangssignals für das Segment 1 können "9" und "J" unterschieden werden, da sie verschiedene Ausgangssignale in den Segmenten 4, 5 und 7 ergeben.

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■ Dies ist das zur Unterscheidung der Zeichen verwendete Verfahren, die aus der in Fig. 4 gezeigten Mustertype bestehen, welche die

! 2β Buchstaben des Alphabets und die 10 Zahlenzeichen umfasst. J .Dieses Verfahren zur eindeutigen Identifizierung der verschie- , denen Zeichen unterscheidet sich von allen bisherigen Verfahr

! ren und Einrichtungen darin, daß es nicht von den herkömmlichen Merkmalen der zu identifizierenden Zeichen abhängt, sondern lediglich von der Dichte der dunklen Punkte in den Segmenten, in welche die Zeichen unterteilt sind.

Die Verarbeitung der von der Abtastung der Impulsdichte erhaltenen Daten kann nach zwei verschiedenen Verfahren erfolgen. Erstens lösen die von den acht getrennten Segmenten erhaltenen Digitaldaten den Empfang von acht logischen Impulsen aus, die durch Nullen oder Einer dargestellt werden. Diese können sequentiell verarbeitet werden, beispielsweise 1 bis 8, so daß man für jedes Zeichen einen aus acht Impulsen bestehenden Kode erhält. Ein Satz von acht Kode-Impulsen, die jedes einzelne Zeichen der Type darstellen, wird im Rechner gespeichert, und : die durch die Abtastung eines jeden Zeichens gewonnenen acht Impulse iverden mit den gespeicherten Kodes verglichen, um dadurch jedes Zeichen auf dem Gegenstand zu identifizieren. Z.B. wurde vorstehend gezeigt, daß das Zeichen "j" einen Kode mit acht Impulsen von der Form OOIOIOOO ergibt. Der Rechner wird so programmiert, daß dieser spezielle Impulszug das Zeichen "J" anzeigt, und somit wenn das Abtastergebnis eines "J" vom Rechner empfangen wird, ergibt der Vergleich die Identifizierung eines

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(J ·

- 16 -

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- i6 - !

Eine andere Verfahrensweise besteht in der Anwendung des Schritt-j Suchverfahrens durch den Rechner 21. Schrittsuchverfahren an I

j sich sind bekannt, und ihre ausführliche Erklärung ist hier nichtj erforderlich. Jedoch ist eine hinreichende Erklärung zum Ver- ! ständnis seiner Anwendung bei der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Erklärung der Arbeitsweise der Einrichtung von Vorteil. Beim Schrittsuchverfahren wird zunächst das Ausgangssignal des ^l Segments 1 betrachtet und als eine Eins oder eine Null angesehen.! D.h., die Anzahl der dunklen Punkte wird abgetastet, um zu er- j mitteln, ob sie über oder unter dem Schwellenwert liegt. Da beim ' Beispiel "J" die Zahl der logischen Einer im Segment kleiner j ist als die Schwellwertzahl 12, unterdrückt das Schrittsuch- ; verfahren alle Zeichen, deren Segment 1 eine Dichte von logischen!

j Einern aufweist, die größer als 11 ist und wendet sich dem nächsten Segment zu, um alle Zeichen zu unterscheiden, in deren j Segment 1 weniger als 12 logische Ausgangssignale Eins vorhanden sind. Das nächste Segment ist das Segment 3. Da die An- j zahl der abgetasteten logischen Einer im Segment 3 größer als j 11 ist, ist das logische Zeichen-Identifizierungssignal für das Segment 3 eine logische Eins. Mit Hilfe des Schrittsuchveriahrens! unterdrückt die Einrichtung dann alle Zeichen mit einer Dichte der abgetasteten logischen Einer von kleiner als 12 für das Segment 3 und verarbeitet die Zeichen, deren Dichte der abge-. tasteten logischen Einer größer ist als 11. Das nächste Segment ist das Segment 4, und da die Zahl der abgetasteten logischen Einer kleiner ist als 10, unterdrückt das Schrittsuchverfahren alle Zeichen, die an diesem Punkt eine logische Eins als Zeichen-Identifizierungssignal haben,und geht dann mit der gleichen ' _: ■ - - -J.7 - ■

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Prüfung auf Segment 5 über,das ein Zeichen-Identifizierungs-Ausgangs signal von einer logischen Eins ergibt. Das Schrittsuchverfahren unterdrückt dann alle Zeichen mit einer logischen Null als Zeichen-Identifizierungssignal im Segment 5 und wendet sich dem Segment 7 zu und schreitet sodann über die Segmente 2, 6 und 8 weiter, so daß eine eindeutige Identifizierung des Zeichens erfolgt.

Selbst nach dem Abschluß des Schrittsuchverfahrens für alle acht Segmente besteht eine Möglichkeit von Zweideutigkeit. Dies ergibt sich aus Fig. 4, die eine mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zu verwendende Mustertype zeigt. Mari erkennt, daß die Zeichen "9", "P" und "M" zunächst als völlig voneinander verschieden erscheinen. Eine nähere Betrachtung der "9" und des "P" zeigt jedoch, daß die horizontalen Segmente 4, 5 und 7 für beide Zeichen identisch sind. Ebenso ist das senkrechte Segment 2 für beide Zeichen das gleiche, jedoch die Segmente 1 und J5 unterscheiden sich bei beiden Zeichen. Jedoch das Segment 1 des Zeichens "9" enthält eine Dichte von dunklen Punkten, die annähernd für das logische Ausgangssignal Eins erforderlich ist. Somit kann die Zählung leicht den Schwellenwert überschreiten, so daß man für das Segment 1 ein zeichen-identifizierendes logisches Ausgangssignal von der Form Eins erhält, anstatt von der Form Null. Für das Zeichen "P" gilt dasselbe im Hinblick auf das Segment 3, für das sich entweder ein zeichen-identifizierendes logisches Ausgangssignal von der Form Null oder der Form Eins ergeben würde, da das Zeichen in diesem Segment etwa die halbe Spaltenhöhe einnimmt. Somit besteht eine zfemlich hohe

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Verwechslungsmöglichkeit zwischen den Zeichen "9" und "P". Die gleiche Erwägung zeigt, daß auch eine Verwechslung zwischen der "9", dem "P" und dem "M" auftreten kann. Wenn daher eines dieser Zeichen als richtiges Ausgangssignal der Einrichtung angezeigt wird, dann beginnt diese automatisch mit einer Nebenprüfung, bei welcher der für ein zeichen-identifizierendes Ausgangssignal von der Form einer logischen Eins erforderliche Schwellenwert erhöht wird, beispielsweise auf 18. Dadurch wird die Möglichkeit im Segment 1 ausgeschaltet, daß das Zeichen "9" mit dem vollständigen senkrechten Strich verwechselt wird, der im Segment 1 für das Zeichen "P" vorhanden ist. Somit kann die Einrichtung ihre Entscheidung in den Fällen nachprüfen, in welchen eine Verwechslung möglich ist. Die Verwechslung kann zwischen verschiedenen Zeichen in Abhängigkeit von der genauen Formgebung der Type auftreten und wird letztlich durch den Entwerfer der Type verursacht, so daß Jetzt die Notwendigkeit für ein Nebenschrittsuchverfahren feststeht, das dem Fachmann bäkannt ist. Die Verwechslungsmöglichkeiten können weitgehend durch einen Typenentwurf herabgesetzt werden, bei welchem zwei oder mehr Segmente zwischen einem und allen anderen Zeichen verschieden sind, sowie auch daduch, daß alle Impulsdichten um mehr als zwei Punkte über oder unterhalb des entsprechenden Schwellenwertes gelegt werden. Das Verfahren zur Berücksichtigung von Verkantungen, die auf verschiedenste Weise entstehen können, schließt die unterteilung der Segmente in Unterzeilen und Unterspalten ein. Eine Verkantung kann bei der Ablesung der Kodezahlen auf einem Kraftfahrzeugreifen auftreten, auf dem die Beschriftung längs einem Bogen anstatt längs einer geraden

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Linie angebracht ist oder beim Ablesen eines nicht vollkommen gerade hängenden Etiketts. Die Unterspalten und Unterzeilen dienen zur eindeutigen Identifizierung der Zeichen unabhängig von der Verkantung, die bis zu 6° von der Senkrechten betragen kann. In Fig. 2 ist die Spalte 1 in die Unterspalten 1^, I₂ und | 1-, unterteilt, und der Zählvorgang, der bestimmt, ob das zeichen- , identifizierende logische Ausgangssignal des Segments 1 eine logische Null oder eine logische Eins sein soll, wird für alle j drei Unterspalten durchgeführt. Im Musterbuchstaben "j" der ^; Fig. J= enthält die Unterspalte I₁ sechs logische Einer, die Unter spalte Ip sieben logische Einer und die Unterspalte 1·, acht logische Einer. Jede dieser Unterspalten wird einzeln abgetastet, und die Unterspalte mit der größten Einer-Dichte dient zur Ermittlung des zeichen-identifizierenden logischen Ausgangssignals für ; das Segment. Somit wird in diesem Beispiel die Zählung der Unter- : spalte 1-* verwendet und die Zählungen der Unterspalten Ip und

1. werden unterdrückt. Das zeichen-identif!zierende logische _: Ausgangssignal ist eine logische Null, da die Unterspalte mit ; der höchsten Dichte weniger enthält, als die Schwellwertzahl der .

■^{: :} I

! abgetasteten logischen Einer. ·,

: Bei verkantetem "J" (Fig. 6) ergibt die Schräglage eines Buch- ^! stabens für das Segment 1 keine Fehlablesung der Unterspalten : 1, 2 oder 3> da jede Unterspalte in allen Fällen ein zeicheni identifizierendes Ausgagssignal einer logischen Null ergeben . würde. Für Segment j> Jedoch- würde jede UnterspLte J5,, Jp und 3-z ^! ein logisches Ausgangssignal Eins ergeben, wenn der Buchstabe gegenüber dem Gitter der Fig. 2 ideal ausgerichtet.ist. Jedoch

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■ in der Schräglage der Pig. 6 besteht die Möglichkeit, daß die Spalte J-, ein zeichen-identlfizlerendes logisches Ausgangs-

J-

'' signal der Form Null ergeben würde, die zu einer ungenauen Identifizierung des Zeichens führen würde.. Da jedoch die höchste Dichte der abgetasteten logischen Impulse des Pegels Eins der drei Unterspalten benutzt wird, während die anderen beiden unterdrückt werden, übt die starke Verringerung der abgetasteten logischen Einer der Spalte jj. keine Wirkung auf die Einrichtung aus, da die Anzahl der in der Unterspalte j5-z abgetasteten logischen Einer noch immer den Schwellenwert überschreitet und somit ein zeichen-identifizierendes logisches Ausgangssignal des Pegels Eins für das Segment J5 erzeugt wird. Der Vorteil dfeses Verfahrens ist auch anhand des waagrechten Segmentes 5 gezeigt, dessen Unterspalten 5i> 5o ^un<^ 5^ ein logisches Ausgangssignal Eins ergeben, wenn sich das Zeichen in der Soll-Lage befindet. Wenn es jedoch eine schräge Lage einnimmt, dann ergibt die Unterspalte 3^ und möglicherweise auch die Unterspalte 5p' ein logisches Ausgangssignal von der Form Null. Wiederum stört dies nicht die richtige Arbeitsweise der Einrichtung, da in der Unterspalte 5i eine Dichte von logischen Einem vorhanden ist, welche den Schwellenwert sowohl

' für die Schräglage als auch für die richtige Lage überschreitet, und somit ein logisches Ausgangssignal Eins für das Segment 5

selbst in der Schräglage empfangen wird.

; Aus Fig. 6 ergibt sich, daß die Verwendung von Untersegmenten vorteilhaft ist, da ein großer Prozentsatz der senkrechten

Hauptkomponente des Zeichens "J" ausserhalb des Gitters liegt ι

- 21 - I

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ί und die Einrichtung trotzdem das Zeichen gena.u identifizieren

kann.
; Die AbtastungÖer logischen Signale von der Form Eins in den

i P

^! Unterspalten und Unterzeilen ist auch von Vorteil, wenn das ι Zeichen nur einen geringen Fluehtungsfehler gegenüber dem Gitter aufweist. Wenn beispielsweise das Zeichen über der Grundlinie

!
liegt, so daß die Unterspalte 5^ alle Nullen enthält, dann würde

die Einrichtung noch immer das richtige Ausgangssignal für das Segment 5 abtasten, da die Unterzeilen 5, und 5 eine hohe Dichte : von Einern enthalten wurden. Dies gilt auch dann, wenn das Zei- \ chen nach rechts oder links verschoben wird, da in beiden Fällen . die Verschiebung nicht ausreicht, um die hohe Impulsdichte von

der Zählung der Einrichtung zu unterdrücken, und somit würde i sich infolge der Verschiebung kein Fehler für irgendein Segment ergeben.

i
Der Abstand oder. Durchschuß zwischen den Spalten und Zeilen dient auch zur Identifizierung von verkanteten Zeichen sowie von Zeichen, die gegenüber dem Gittermuster Fluehtungsfehler aufweisen. Diese Zwischenräume verhindern, daß Punkte von einem Segment in ein anderes Segment verlagert werden, wenn das Zeichen verkantet ist und Fluehtungsfehler aufweist.

In Fig. K ist eine für die erfindungsgemäße Einrichtung beispielhafte alpha-numerische Type gezeigt. Die Type enthält die normalen zehn Zahlenzeichen Null bis 9 sowie die 26 Versalien (Großbuchstaben) des Alphabets. Die Formen der verschiedene!

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Zeichen der alpha-numerischen Type sind so gewählt, daß sich ein eindeutiges Verhältnis zwischen den acht Segmenten ergibt, die einzeln abgetastet vier den, um die verschiedenen Zeichen der Type eindeutig erkennen zu können. Die Zeichen der Type sind so gewählt, daß sich ein Unterschied zwischen den Ausgangsimpulsen für ein Segment bei mindestens einem impuls für jedes Zeichen gegenüber allen anderen Zeichen herausbildet. Somit wird die Formgebung der Zeichen der Type durch die Segmenceinteilung der Abtast fläche bestimmt. Die Einrichtung kann daher- auch mit verschieden geformten Typen genau arbeiten, solange die Zeichen einer Type durch einen Unterschied in einem der acht Segmente unterschieden werden können, in welche die Zeichendaten unterteilt sind.

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Claims

The Bencix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Southfielä, Mich.48o73/USA 5. Jan. 1972

Anwaltsakte M-I87I

Pat ent ansprüche

1/ Verfahren zur Erkennung von Zeichen, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Verfahrensschritte enthält: Abtastung eines Zeichens zur Erzeugung eines logischen Abtastsignals, . bei welchem"eine Schwärzung von Punkten durch abgetastde logische Signale von der Form Eins und eine andere Schwärzung von Punkten durch abgetastete logische Signale von der Form Null dargestellt viird, Eingabe der abgetasteten logischen Signale in eine Datenverarbeitungseinrichtung, Verarbeitung der abgetasteten logischen Signale in ein Gitter, dessen Abmessungen annähernd den Abmessungen des Zeichens gleich sind, Unterteilung des Gitters in Segmente mit Zeilen und Spalten, Erfassung der abgetasteten logischen Signaldichte, die eine Schwärzung in jedem Segment darstellt und Erzeugung eines ersten zeichen-identifizierenden logischen Schaltzustandes, wenn die abgetastete logische Signaldichte über

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einem Schwellenwert liegt sowie Erzeugung eines zweiten ; zeichen-identifizierenden logischen Schaltzustandes, wenn die abgetastete logische Signaldichte unter einem Schwellen- '. wert liegt, sowie Verwendung des ersten und zweiten zeichenidentifizierenden logischen Schaltzustandes: zur eindeutigen Identifizierung des Zeichens.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Zeichen in einer Richtung abgetastet wird, daß die Dateneingabe die Eingabe einer ersten vollen Zeile von abgetasteten logischen Signalen in die Datenverarbeitungseinrichtung umfasst, worauf nacheinander andere volle Zeilen von abgetasteten logischen Signalen für die Datenverarbeitungsanlage eingegeben werden, bis jedes Zeichen vollständig durch die abgetasteten logischen Signale dargestellt ist, sowie dadurch, daß die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: Unterteilung der vollen Zeilen in einzelne Zeichehzeilen durch Auszählen einer vorgewählten Zählung über jede volle Zeile, zur Unterteilung der vollen Zeilen in Zeichenzeilen, und Erzeugung weiterer Zeichenzeilen, bis das gesamte Zeichen vollständig ist, Auszählen einer vorgewählten Zählung für den Zeichendurchschuß und Erzeugung nachfolgender Zeichenzeilen, bis alle Zeichen einzeln in der Form des Gitters dargestellt sind.

J5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß j

i es folgende Verfahrensschritte umfasst: Unterteilung der . j

Segmente in Unterseg'mente, Erfassung der Dichte einer Punkte- ,

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Schwärzung In jedem Untersegment und Verwendung der höchsten , Schwärzungsdichte eines Untersegments als Dichte für das Seg- j j ment, um damit die genaue Erkennung von Zeichen zu ermöglichen,) 'i die gegenüber dem abgetasteten Gesichtsfeld verkantet sind.

I I

j 4, Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet ₃ daß die j Unterteilung so durchgeführt wird, daß die gesamte Breite ¹ der Spalten kleiner ist als die waagrechte Abmessung des

ι ist

¹ Gitters und die gesamte Breite der Zeilen kleiner als die senkrechte Abmessung des Gitters.

j 5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- ' zeichnet, daß die zeichen-identifizierenden logischen Schaltzustände zur Durchführung eines SehrittSuchverfahrens verwendet werden, wodurch Zweideutigkeiten vermieden werden. ;

j 6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, ι ¹ daß der Schwellenwert geändert wird und ein Nebenschritt-

i ■ ι

! suchverfahren in solchen Fällen durchgeführt wird, in welchen j eine Zweideutigkeit möglicherweise auftreten kann.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den zeichen-identifizierenden logischen Schaltzu&änden ein Kode gebildet wird, der für jedes Segment einen Impuls aufweist, so daß jedes Zeichen durch einen bestinmten Kode identifiziert wird.

8. Einrichtung zur Zeichenerkennung nach den Verfahren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es die fol- -26-

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genden Bauteile enthält: eine Abtasteinrichtung (11, 12) für einen Gegenstand (16) mit mindestens einem zu identifizierenden Zeichen, wobei die Ausgangssignale >der Abtasteinrichtung aus abgetasteten logischen Signalen der Form Eins bestehen, die einen Schwärzungszustand von Flächen innerhalb des Gesichtsfeldes der Abtasteinrichtung darstellen, sowie aus abgetasteten logischen Signalen der Form Null, die einen anderen Schwärzungszustand von Flächen innerhalb des Gesichtsfeldes darstellen, logische Abtasteinrichtungen (18, 21) zum Empfang der Ausgangssignale und zur Einteilung der Ausgangssignale in Gittermuster für die einzelnen Zeichen, wobei die logische Abtasteinrichtung auf die folgenden Verfahrensschritte anspricht: Unterteilung der Gitter in Segmente mit waagrechten Zeilendaten (K bis 8) und senkrechten Spaltendaten (1 bis ^), Zählung der Anzahl der abgetasteten logischen Signale der Form Eins in jedem Segment und Erzeugung eines seichen-identifizierenden logischen Ausgangssignals der Form Eins, wenn die Anzahl der abgetasteten logischen Signale Eins gleich oder größer ist als ein Schwellenwert und Zählung der zeichenidentifizierenden logischen Signale der Form Null, wenn die Anzahl der abgetasteten logischen Signale Eins unter dem Schwellenwert liegt, so daß ein Zeichen eindeutig durch eine Anzahl von zeichen-identifizierenden logischen Einern und Nullen in Abhängigkeit von der Dichte der abgetasteten logischen Einer in jedem Segment identifiziert wird.

9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verarbeitungseinrichtung die folgenden Baugruppen

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enthält: eine Kopplungselektronik (18) zum Empfang der- abgetasteten logischen Signale (17) von der Abtasteinrichtung (11), die für die Eingabe der Daten in einen Rechner (19) erforderlichen Schaltkreise, liobei die Daten eine bestimmte Anzahl von Zeichen darstellen und im Rechner (19) die Trennung der Zeichendaten durchgeführt wird.

lO.Einrichfrungxiach Anspruch 8 und 9 nach dem Verfahren des Anspruchs 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Breite der Spaltendaten kleiner ist als die gesamte Breite des Gitters, so daß zviischen den senkrechten Spaltendaten ein Durchschuß vorhanden ist, sox?ie dadurch, daß die gesamte Breite der Zeilendaten kleiner ist als die gesamte Höhe des Gitters, so daß ein Durchschuß zwischen den waagrechten Zeilendaten vorhanden ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter durch eine waagrechte Zählung der abgetasteten logischen Ausgangssignale für eine bestimmte Anzahl von Ausgangssignalen zur Zählung einer ersten waagrechten Zeile erzeugt werden, worauf eine. Aufwärtsbewegung erfolgt, um eine andere waagrechte Zeile sowie weitere waagrechte Zeilen zu zählen, bis eine vorgewählte Zahl von Zeilen durchgezählt ist.

12.Einrichtung nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichen durch die logische Datenverarbeitungseinrichtung (l8, 21) getrennt werden, sowie dadurch, daß für jedes

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Zeichen ein Gitter erzeugt wird.

1J5. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

die vorgewählten Zahlen l6 und 25 sind.

14.Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis I3 nach dem Verfahren des Anspruchs 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten und Zeilen in Unterspalten und Unterzeilen unterteilt sind sowie dadurch, daß die Unterspalten und Unterzeilen einzeln durch die Abtasteinrichtung (11) nach der abgetasteten logischen Impulsdichte eines bestimmten logischen Schaltzu&andes abgetastet v/erden.

15.Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die übernächste Spalte und übernächste Zeile in drei Unterspalten oder Unterzeilen sowie in zwei Unterspalten oder Unterzeilen eingeteilt wird, wobei die Außenspalten und Außen- ' zeilen jeweils in drei Unterspalten und Unterzeilen unterteilt sind.

16.Einrichtung nach Anspruch 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, 1

daß acht Segmente vorgesehen sind, von denen drei Segmente ■

(1,2,3) als Spalten und fünf Segmente (4 bis 8) als Zeilen j erscheinen.

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