DE2214658A1

DE2214658A1 - Schaltung zur schwellenwertbildung

Info

Publication number: DE2214658A1
Application number: DE2214658A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Haupt; Wilfried Kochert
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-03-25
Filing date: 1972-03-25
Publication date: 1973-10-04
Also published as: JPS4915324A; FR2178628A5; NL7304041A; US3833883A; DE2214658C3; DE2214658B2; CH548069A; BE797210A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH 6000 Frankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1

Konstanz, den 10. März 1972 PT-KN Wd/lo

Schaltung zur Schwellenwertbildung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Schwellenwert bildung für die Abtastsignale mehrerer Abtaster und zugeordnete Signalverarbeitungskanäle eines Zeichenerkennungesystems, in der Schwellenwerte in Abhängigkeit von Signalen eines Abtasters gebildet werden.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 O65 128 ist eine Schaltung bekannt geworden, in der die analogen Abtastsignale vor der Auswertung in digitale Werte umgewertet werden. Dies geschieht dadurch, daß die Analogwerte mit einem einstellbaren Schwellenwert verglichen werden und alle Werte über dem Schwellenwert als Ja-("1") und alle Werte darunter als NeIn-(¹O") Aussagen gewertet werden. Die Einstellung des Schwellenwertes erfolgt bei dieser Schaltung durch eine nur den Zeichenuntergrund abtastende Sonde. Hierdurch ist es möglich, den Schwellenwert zur

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Erzielung eines gleichbleibenden Kontrastes entsprechend dem Remissionsgrad des Zeichenuntergrundes -u heben oder zu senken. Unterschiede im Zeichenkontrast selbst können für die Schwellenwertbildung auf diese Weise nicht berücksichtigt werden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Schwellenwerte zu bilden, deren Höhe vorwiegend durch von der Schwärzung des Zeichens abhängige Signale einstellbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß Gruppen von jeweils einem Abtastbereich zugeordneten Signalverarbeitungskanälen gebildet und jeweils an ein Maximalfilter, das das in dieser Gruppe größte Abtastsignal feststellt, angeschlossen sind, und das Signal jedes Maximalfilters einer Gruppeneinstellstufe zur gemeinsamen Einstellung von Schwellenwerten in den Schwellenwertgliedern dieser oder einer anderen Gruppe zugeführt ist.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, daß über die Gruppeneinstellstufe eine Minimalschwelle einstellbar ist.

la ist weiterhin vorgesehen, daß die Minimalschwelle in einer weiteren, allen Gruppen zugeordneten Einstellstufe in Abhängigkeit von dem Signal eines

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weiteren Maximalfilters eingestellt wird, welches das größte" Signal der den einzelnen Kanalgruppen zugeordneten Maximalfilter feststellt.

Weiter ist vorgesehen, daß über die Gruppeneinstellstufen ein Schwellenwert in Abhängigkeit von der Minimalschwelle und von den Signalen der Maximalfilter der benachbarten Gruppen einstellbar ist.

Ferner- ist vorgesehen, daß durch die Gruppeneinstellstufen ein bestimmter prozentualer Teil, insbesondere ^ die Hälfte, einer von dem Maximalfilter der zugehörigen Gruppe ausgegebenen Spannung als Schwellenspannung einstellbar ist.

Be ist im weiteren eine Verknüpfung dahingehend vorgesehen, daß die Gruppeneinetellstuf© von der Ausgangsteilspannung des Maximalfilters der zugehörigen Gruppe und einer Spannung, die in Abhängigkeit von der Minimalschwelle und von den Signalen der Maximalfilter der benachbarten Gruppen gebildet wird, die jei\reils größere auswählt und als Schwellenspannung einstellt.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, daß die weitere Einstellstufe zur Einstellung der Minimalschwelle eine Verzerrungsschaltung enthält, die die Signale des Maximalfilters nach größeren Werten hin zusätzlich vergrößert.

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Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß in der Verzerrungsschaltung zur Verzerrung der Kennlinie ein Operationsverstärker eine G_egenkopplung aus einem Widerstand mit der parallelgeschalteten Eraitter-Kollektorstrecke eines Transistors aufweist.

In spezieller Weiterentwicklung der Schaltung ist vorgesehen, daß die Gruppeneinstellstufen jeweils enthalten: eine Einstelleinheit zur Einstellung eines Teilwertes über einen Verstärker verstärkter Signale des zugehörigen Maximalfilters im Verhältnis eines Widerstandes zu einem anderen Widerstand, ein Widerstandsnetzwerk zur Verknüpfung von Signalen benachbarter Maximalfilter mit der Minimalschwelle sowie ein Maximalfilter zur Auswahl des größeren Signals aus den Ausgangssignalen der Einstelleinheit und des Widerstandsnetzwerks _Λ

Zur Schaltungsvereinfachung ist vorgesehen, daß Auswertekanäle der Abtastbereiche, von denen nur der eine oder

/des Zeichens/
der andere Abtastsignale/^iufnimmt, gemeinsam an ein Maximalfilter und eine Gruppen-Einstellstufe angeschlossen sind»

Anhand der Figuren 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Hierin stellen dar:

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Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung,

Figur 2 Schaltungseinzelheiten zu Fig.l, Figur 3 «in Verzerrungsdiagramm.

Fig.l zeigt eine Fotosensorenhalterung, die übereinander angeordnete Fotosensoren 101 bis 120 zur horizontalgerichteten, spaltenweisen Abtastung von Zeichenmustern enthält. An jeden dieser Fotosensoren ist ein Signalverarbeitungskanal 201 bis 220 angeschlossen, in dem die Abtastsignale

(z.B. Komparatorverstärker) über Schwellenwertg±χeder/^OT bis jzv gerührt werden. Diesen Schwellenwertgliedern wird ein Schwellenwert zugeführt, den die Abtastsignale mindestens erreichen müssen, um am. Ausgang eines Schwellenwertgliedes ein digitales Signal, beispielsweise bei abgetastetem Schwarz ein Ja ("I¹). zu erzeugen, das einer Auswerteeinrichtung 2 zugeführt wird. Ein Schwellenwert wird jeweils einer Gruppe 4l bis 45 mit je vier benachbarten Schwellenwertgliedern 301 bis 304, 305 bis 309 usw. gemeinsam zugeführt.

Die Fotosensoren sind entsprechend dieser Gliederung Abtastbereichen 11 bis 15 zugeordnet. An die vier Signalverarbeitungskanäle jedes Abtastbereichs ist ein Maximalfilter 21 bis 25 angeschlossen, das an seinem Ausgang 121 bis 125 das größte in der Gruppe der vier Signalverarbeitungskanäle auftretende Abtastsignal ausgibt. Ferner

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ist jeder Gruppe von Signalverarbeitungskanälen eine Gruppeneinstellstufe 31 bis 35 zur Einstellung eines gemeinsamen Schwellenwertes in den Schwellenwertgliedern dieser Gruppe zugeordnet.

Der Ausgang jedes Maximalfilters ist mit der Gruppeneinstellstufe der zugehörigen Gruppe, ferner mit den Gruppeneinstellstufen der dieser unmittelbar benachbarten Gruppen, und außerdem mit einer allen Gruppen gemeinsamen Einstelletufe 3 zur Bildung einer für alle Gruppen maßgebenden Minimalschwelle in den Gruppeneinstellstufen verbunden.

In Fig.2 sind Einzelheiten zur Schwellenwertbildung für den mittleren Abtastbereich 13 der Fig.l dargestellt. Das Maximalfilter 23 enthält vier Transistoren Tl bis T4, deren Basis jeweils an einender Fotosensoren IO9 bis 112 angeschlossen ist. Die Kollektoren sind zusammengeschaltet und liegen an positiver Speisespannung, während die gleichfalls zusammengeschlossenen Emitter über den Widerstand Rl an negativer Speisespannung liegen. Am positiven Ende des Widerstandes befindet sich der Ausgang 123 dieses Maximalfiltere, an dem nur das jeweils größte Signal S3max des Abtastbereiches 13 erscheint.

An diesem Ausgang ist sowohl die Gruppeneinstellstufe 33 wie auch die Einstellstufe 3 angeschlossen.

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Letztere enthält ein Maximalfilter k mit n+1 Transistoren, wenn η Gruppen gebildet sind, von denen nur vier Transi stören T5 bis T8 dargestellt sind, deren

Kollektoren gemeinsam an positiver Speisespannung und deren Emitter gemeinsam über einem Widerstand R5 an negativer Speisespannung liegen. Am positiven Ende des Widerstandes befindet sich der Ausgang dieses Maximalfilters, an den eine Verzerrungsschaltung 5 zur Einstellung des Minimalschwellenwertes angeschlossen ist. An die Basis der Transistoren T5 bis T7 wird je das größte Abtastsignal S2max, S3max und S4max der Abtastbereiche 12, 13 und lk gelegt· Die Maximalspannungen aus den übrigen Abtastbereichen gelangen in gleicher Weise an die nicht dargestellten Transistoren. Mit Hilfe eines Einstellwiderstandes Rk ist an der Basis des Transistors T8 eine Spannung einstell« bar, die als feste Minimalsehwelle dient.

,Verzerrungsschaltung 5 enthält einen Operationsverstärker V2, der durch Parallelschaltung eines Widerstandes R9 mit der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors T9 eine nichtlineare Gegenkopplung besitzt. Widerstände R6, R7 und R8 bestimmen den Arbeitspunkt dieses Transistors und die Kennlinie des Operationsverstärkers.

Fig.3 zeigt die Kennlinie dieser Verzerrungsschaltung 5, durch die die Abhängigkeit der Minimalschwelle MS von den Signalen Smaχ des Maximalfilters k dargestellt ist. Im Bereich von 0 bis 1 Volt ist ein durch den Widerstand Rk

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einstellbarer fester Vert als Minimalschwelle wirksam. Hier verläuft die Kennlinie geradlinig. Mit steigender Spannung Smax steigt die Minimalschwelle immer stärker an.

Die Minimalschwelle wird in der Gruppeneinstellstufe 33 im Netzwerk 6 durch einen Knoten bildende Widerstände RIl, R12, R13 mit den Signalen S2max und S4max verknüpft. Das Verhältnis der Widerstände R12 und R13 zum Widerstand RIl kann z.B. etwa 2:1 sein. Der Knoten des Netzwerkes 6 ist an die Basis eines Transistors TIl angeschlossen, welcher zu einem Maximalfilter 7 gehört, das den Abschluß der Gruppeneinstellstufe bildet.

Neben dem Transistor TIl gehört auch ein Transistor TlO dem Maximalfilter 7 an. Die Basis des letzteren Transistors ist mit einer Einstelleinheit 8 verbunden, die einen weiteren Eingang der Gruppeneinstellstufe 33 bildet und an den Ausgang 123 des Maximalfilters 23 angeschlossen ist. Das Signal S3max des Maximalfilters 23 wird zunächst durch einen Verstärker Vl verstärkt. Ein Spannungsteiler ^ß2, R3 gibt ein*^Yeil des verstärkten Signals, z.B. die Hälfte, an die Basis des Transistors TlO. Die Kollektoren beider Transistoren TlO und TlI liegen an positiver, die Emitter über einen Widerstand RlO an negativer Speisespannung. An der positiveren Seite dieses Widerstandes wird

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jeweils das größere Signal von der Einstelleinheit 8 oder vom Widerstandsnetzwerk 6 abgenommen und den miteinander verbundenen Eingängen der Schwellenwertglieder der Gruppe '43 als Schwellenwert zugeführt.

In Fig.l ist angenommen, daß bei einer abzutastenden Zeichenhöhe ZH zu deren Abtastung nur die Schaltgruppen der Abtastbereiche 12 bis lA benötigt werden. Mit Rücksicht auf mögliche Verlagerungen der nicht gezeichneten Aufzeichnungsträger in der ebenfalls nicht gezeichneten Transporteinrichtung sind die zusätzlichen Abtastbereiche 11 und 15 vorgesehen, so daß eine gesamte Abtasthöhe AH abtastbar ist. Da von diesen beiden zusätzlichen Abtastbereichen jedoch immer nur einer Abtastsignale aufnehmen kann, ist es möglich, die Schwellenwertbildung für diese Abtastbereiche gemeinsam vorzunehmen. Man kann die Signalverarbeitungskanäle der beiden Abtastbereiche gemeinsam an das Maximalfilter z.B. 25 und die Gruppen-Einstellstufe z.B. anschließen. Das Maximalfilter 21 und die Gruppeneinstellstufe 31 können dann entfallen. Die Gruppen kl und 45 der Schwellenwertglieder sind dann auch zusammenzuschalten (Verbindung 130 in Fig.l). In der Praxis werden insgesamt wesentlich mehr Abtastkanäle benötigt, so daß die Einsparung von Schaltgruppen von Interesse ist.

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Die Schaltung ergibt, wie aus dem Vorbeschriebenen zu entnehmen ist, eine durch die Abtastsignale selbst gesteuerte, differenzierte Einstellung von Schwellenwerten in den Signalverarbeitungskanälen, wobei ein Schwellenwert jeweils für eine Gruppe von Kanälen die gleiche Höhe hat· Bei ungleichmäßig ausgebildetem Kontrast eines Zeichens wird die Höhe des Schwellenwertes dem jeweiligen Kontrast eines Abtastbereiches angepaßt. Dabei können Zeichenteile mit schwachem Kontrast nicht verloren gehen, weil für solche Zeichenteile der zugeordnete Schwellenwert entsprechend gesenkt wird.

Andererseits sorgt die Schaltung dafür, daß in Zeicheninnenfeidern,die keinen Kontrast aufweisen, der Schwellenwert nicht zu weit absinken kann. Dadurch wird vermieden, daß von Verschmutzungen des Zeichenuntergrundes herrührende Signale zur Auswertung gelangen. Beispielsweise befindet sich beim Zeichen "0" im Zeicheninnern kein Kontrast. In diesem Falle wird der Schwellenwert durch den Kontrast des oberen und unteren Bogens des Zeichens, der in den benachbarten Bereichen abtastbar ist, eingestellt.

Versdhmutzungen des Zeichenuntergrundes kommen bekanntlich bei "fettgedruckten und daher kontraststarken Zeichen am

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häufigsten vor, weil Fettdruck meist auf" neue Farbbänder oder -Tücher zurückzuführen ist, die noch relativ naß sind und daher leicht Spritzer abgeben können. Die Verzerrungsschaltung 5 vermeidet die Auswertung in solchem Zusammenhang entstandener von Farbspritzern herrührender Signale dadurch, daß sie die Höhe der Minimalschwelle umso höher werden läßt, je stärker der Zeichenkontrast ist.

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Claims

Patentansprüche ^ ^ I 4 O υ

IJ Schaltung zur Schwellenwertbildung für die Abtastaignale mehrerer Abtaster und zugeordnete Signalverarbeitungskanäle eines Zeichenerkennungssvstema, in der Schwellenwerte in Abhängigkeit von Signalen eines Abtasters gebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen von jeweils einem

Abtastbereich (ll bis 15) zugeordneten Signalverarbeitungskanälen/
/(201 bis 220) gebildet und jeweils an ein Maximal filter (21 bis 25)ι das das in dieser Gruppe größte Abtastsignal feststellt, angeschlossen sind, und das Signal jedes Maximalfilter« einer Gruppeneinstellstufe (31 bis 35) zur gemeinsamen Einstellung von Schwellenwerten in den Schwellenwertgliedern (3°1 bis 320) dieser oder einer anderen Gruppe zugeführt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet« daß über die Gruppeneinstellstufe (z.B. 33) eine Minimalschwelle einstellbar ist.

3· Schaltung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Minimalschwelle in einer weiteren, allen Gruppen zugeordneten Einstellstufe (3) in Abhängigkeit von dem Signal eines weiteren

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Maximalfilters (4) eingestellt wird, welches das größte Signal der den einzelnen Kanalgruppen zugeordneten Maximalfilter (21 bis 25) feststellt.

k. Schaltung nach Anspruch 3i

dadurch gekennzeichnet _t daß über die Gruppeneinstellstufen ein Schwellenwert in Abhängigkeit von der Minimalschwelle und von den Signalen der Maximalfilter der benachbarten Gruppen einstellbar ist.

« Schaltung nach Anspruch k,

dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gruppeneinstellstufen (31 bis 35) ein bestimmter prozentualer Teil, insbesondere die Hälfte, einer von dem Maximalfilter der zugehörigen Gruppe ausgegebenen Spannung als Schwellenspannung einstellbar ist.

6. Schaltung nach Anspruch k und 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppeneinstellstufe (z.B. 33) von der Ausgangsteilspannung des Maximalfilters (z.B. 23) der zugehörigen Gruppe und einer Spannung, die in Abhängigkeit von der Minimalschwelle und von den Signalen der Maximalfilter der benachbarten Gruppen (z.B. 32 und 3*0 gebildet wird, die jeweils größere auswählt und als Schwellenspannung einstellt.

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7. Schaltung nach Anspruch 3»

dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einstellstufe (3) zur Einstellung der Minimalschwelle eine Verzerrungsschaltung (5) enthält, die die Signale des Maximalfilters (k) nach größeren Werten hin zusätzlich vergrößert.

8. Schaltung nach Anspruch 71

dadurch gekennzeichnet, daß in der Verzerrungsschaltung(5) zur Verzerrung der Kennlinie ein Operationsverstärker(V2) eine Gegenkopplung aus einem Widerstand (R9) mit der parallelgeschalteten Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors (T9)aufweist.

9· Schaltung nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppeneinstellstufen (z.B. 33) jeweils enthalten: eine Einstelleinheit (8) zur Einstellung eines Teilwertes über einen Verstärker (Vl) verstärkter Signale des zugehörigen Maximal filters (23) in» Verhältnis eines Widerstandes (R2) zu einem anderen Widerstand (R3), ein Widerstandsnetzwerk (6) zur Verknüpfung von Signalen benachbarter Maximalfilter (z.B. 22 und 2k) mit der Minimalschwelle (Widerstände RIl bis Rl3)» sowie ein Maximalfilter (7) zur Auswahl des größeren Signals aus den Ausgangssignalen der Einstelleinheit (8) und des Widerstandsnetzwerks (6)

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10. Schaltung nach Anspruch I₁ I4D5ö

dadurch gekennzeichnet« daß die Auswertekanäle der Abtastbereiche (11 und 15), von denen nur der eine oder

/des Zeichens/ der andere Abtastsignale/iaufnimmt, gemeinsam an ein Maximalfilter (z.B. 25) und eine Gruppeneinstellstufe (z.B. 35) angeschlossen sind.

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