DE2215088A1

DE2215088A1 - Verfahren und anordnung zur zeichenerkennung

Info

Publication number: DE2215088A1
Application number: DE2215088A
Authority: DE
Inventors: Harry Paul Flaherty; William Alton Hale
Original assignee: Recognition Equipment Inc
Current assignee: Recognition Equipment Inc
Priority date: 1971-07-28
Filing date: 1972-03-28
Publication date: 1973-02-08
Also published as: GB1390459A; CA1008178A; IT952336B; US3761876A; SE397890B; JPS5625706B2; JPS4829325A; NL7204185A; FR2147562A1

Description

2215083

(prio.: 28. Juli 1971 -

Recognition Equipment U.S.-Ser.No. 466.802 - 9o99)

Incorporated

2701 E. Grauwyler

TEXAS, V.St.A. ; ' ^;

Hamburg, 27. März 1972

Verfahren und Anordnung¹ zur Zeichenerkennung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren..und eine Anordnung zur Zeichenerkennung, insbesondere in Abhängigkeit von rein digitalen Zeicheninformp.tionen.

Die bisher bekannten optischen Zeichenerkennungsanlagen ar- ■*.. beiteten entweder auf der Grundlage rein analoger Analyse oder verwendeten Kombinationen von digitaler und analoger · Technik.Bei rein digitalen Erkennungsanlagen ergaben sich erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere bei der Korrelation der . Zeichendaten vor der Zufuhr dieser DateYi zu Zeichenmasken.

Demgegenüber ermöglicht -die Erfindung die rein digitale Bearbeitung der Zeicheninformationen, wodurch sich erhebliche Vorteile in Verarbeitungsgeschwindigkeit und -genauigkeit ergeben, . " ,

2090118/0718

Zur Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik erfolgt eine digitale Mittelwertbildung und eine Doppelkorrelation.

Erfindungsgemäß wird die Vergleichsschwärze einer Zelle innerhalb einer Zeichenzellenreihe eindeutig korreliert, um für jede Zelle ein Schwarz- oder Weiß-Datensignal zu erzeugen. Die Werte der die DatenpunktzeHe umgebenden Zellen werden zusammen mit dem Wert der Datenpunktzelle summiert, und die Summe wird dann um einen programmierbaren Wert in die Schwarz-Richtung verschoben..Der Wert der Datenpunktzelle wird mit der Anzahl der summierten Zellenwerte multipliziert und mit der Zellenwertsumme verglichen. Wenn die Zellenwertsumme größer ist, wird ein relatives Schwarz-Signal erzeugt. Es wird ein programmierbares, absolutes Schwarz-Sehwellenwertsignal erzeugt, mit dem Wert dar Datenpunktzelie verglichen und ein absolutes Schwarz-Signal erzeugt, falls der Zellenwert größer ist. In Abhängigkeit vom Vorhandensein eines relativen Schwarz-Signals oder eines absoluten Schwarz-Signals wird für die Datenpunktzelle ein digitales Schwarz-Signal erzeugt. In Abhängigkeit vom Fehlen sowohl eines relativen Schwarz-Signals als auch eines absoluten Schwarz-Signals wird für die Datenpunktzelle ein Weiß-Signal erzeugt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

2098Ö6/Ö718

Figur 1 zeigt die Anordnung der einzelnen Einheiten eines

. Systems, in dem die erfindungsgemäße Zei'chenerkennungsanordnung verwendbar ist. ._

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung die mechanischen

Teile der schnellen Seitenbearbeitungseinheit aus . Figur 1. -

Figur 3 zeigt in einem Blockschaltbild die Zeichenerkennungsanordnung gemäß dor Erfindung.

Figur ¹J zeigt in einem Blockschaltbild die Eingangs- und Korrelationsschaltung aus Figur 3·

Figur 5 zeigt den Abtastspeicher aus Figur 3.

Figur 6 zeigt"die Primärspeichermatrix aus Figur 3» ,

Figur 7 zeigt in einem Blockschaltbild die Vertikal-Analysatorschaltung aus Figur 3.

Figur 8 zeigt schematisch die Sekundärspeichermätrix, die Zeichenmaskensätze und ein Spitzenwertverstärker-Erkennungssystem. / ·

Figur 9. zeigt schematisch einen Zeicheuimaskefisatz. *.·-■- ' .·.

?0 98 86/0718

Die erfindungsgemäße Zeicherkennungsanordnung läßt sich am besten im Zusammenhang mit einer vollständigen Schriftstückleseanlage beschreiben. Der in Figur 1 dargestellte Seitenbearbeiter Io dient zur Zufuhr, Abtastung und Stapelung von Schriftstücken. Er enthält eine Zuführeinheit 11, eine Transport-Abtasteinheit 12 mit einem Normalisator und eine Stapeleinheit 13. Zu den peripheren Einrichtungen gehört eine Steuerkonsole 14, eine Eingabe- Ausgabeeinheit 15,.eine periphere Steuereinheit 16, eine Erkennungseinheit 17, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht und die Logikschaltungen zur Erkennung von Zeichen festen Formats und handgeschriebenen Zeichen enthält, einen Zeilendrucker 18 und eine Bandtransporteinheit 19.

Die in Figur 1 dargestellte Anlage verarbeitet Schriftstücke der Größe 22,9 cm χ 35,6 cm mit einer einzigen vollen überdeckung des Schriftstücks. Sie kann alle Informationen auf einem derartigen Schriftstück mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 3o Seiten pro Minute lesen und vollständig in einen Speicher zum Zeilendrucker 18 oder der Bandtransporteinheit 19 übertragen. Andererseits können Schriftstücke nach Art von sogenannten credit cards, bei denen nur ein oder zwei Zeilen gelesen werden müssen, mit der erfindungsgemäßen Anlage mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3oo Karten pro Minute verarbeitet werden. Die Anlage arbeitet so, daß in den Schacht

209886/0718

der Zuführeinheit 11 ein Stapel zu lesender Schriftstücke eingelegt wird, die nacheinander in die Transport- und Abtasteinheit 12 eingebracht und .dann zur Stapeleinheit 13 befordert werden, wo sie in Abhängigkeit von irgendeiner auf ihnen vorhandenen Information gestapelt werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und der Vorteile der eindeutigen Fähigkeiten der Erkennungsanordnung gemäß der Erfindung wird die Darstellung gemäß Figur 2 beschrieben.

Die in Figur 2 gezeigte Zuführeinheit 11 enthält einen Trog 3o, in den ein Stapel D aus Schriftstücken eingelegt wird, wobei die Schriftstücke auf ihrer -Unterkante stehen. Ein verschiebbar befestigter Flügel 31 dient zur Verschiebung der Schrift- , stücke nach vorn gegen eine Schüttelplatteneinheit 32. Der Flügel 31 ist über ein Gestänge 33 mechanisch mit einer Kette Jfk gekoppelt, die zur Aufrecherhaltung einer Vorgegebenen Dichte der Schriftstücke im Bereich der Schüttelplatteneinheit 32 angetrieben wird. Eine Schüttelplatte 35 wird mittels eines Kurbelarms 36 hin und herbewegt, der auf einer von einem Motor 38 über ein Kupplung 38a angetriebenen Welle 37 sitzt. Die Schüttelplatte 35 weist eine Vielzahl von öffnungen auf, an die ein Unterdruck angelegt wird, wobei eine Verbindung zum Belüftungsrohr 39 besteht. Mittels dieser Einrichtungen werden einzelne Schriftstücke nacheinander vom Stapel D entfernt und nach unten

209886/0718

in Eingriff mit einem Satz von Druckrollen gebracht, die schematisch bei 4o dargestellt sind.

Die Druckrollen Ho leiten jedes Schriftstück in die Transport- und Abtasteinheit 12, wo es mittels eines von Servomotoren 51 und 52 in Abhängigkeit von einem Positionsdekodierer 53 und einer Steuereinrichtung angetriebenen Riemens weiterbewegt wird. Die Schriftstücke werden sowohl durch eine Reihe von Rollen 54 als auch durch nach unten aus parallelen Rohren 55 und 56 austretenden Luftstrahlen in Berührung mit dem Riemen gehalten, wobei die Rohre oberhalb und an einander gegenüberliegenden Seiten des Riemens 50 angeordnet sind. Im Bereich des Bogens 60 werden die Schriftstücke mittels einer Vielzahl von Unterdrucköffnungen (nicht gezeigt) in eine feste Lage an einer Grundplatte gebracht. Der Bogen 60 zeigt die-Abtastlage der unter dem Einfluß des Rießens 50 transportierten Schriftstücke, und der Pfeil 59 gibt die Bewegungsrichtung der Schriftstücke an.

An der Abtaststelle tritt Licht aus einer sehr hellen Lampe 62 durch ein Linsensystem 63 und auf einen schwingenden Spiegel 65· Es wird auf einen Abtastpunkt im Bo&en 60 projiziert und fokussiert. Der Spiegel 60 ist auf einer Welle 65 befestigt, die von einem Servomotor 66 angetrieben wird, der mit einem

209886/0718

Servotachometer 67 und'einem Codierer 68 in Abhängigkeit von der Bewegung der Welle 65 zusammenarbeitet. Ein Abtastspiegel 7o ist zur Schwingbewegung mit dem Spiegel 6¹J auf der Welle 65 befestigt. Das vom Spiegel 7o reflektierte Licht gelangt über ein Linsensystem auf eine Spaltenretina J2. In einem Ausführungsbeispiel weist die Retina 72 sechsundneunzig aktive Zellen auf und wird aktiviert,' sobald der den Bogen 60 durchlaufende Lichtstrahl bei qinem normalen zu lesenden Zeichen, d.h. einem Zeichen üblicher Druckhöhe auf sechzehn Zellen fällt oder diese erregt. Die übrigen Zellen der Retina werden zur Lokalisierung der nächsten abzutasten-. den Zeile und zur Erzeugung von Steuersignalen für die Servomotoren SI und 52 verwendet, wodurch das Schriftstück in die richtige Lage für den Abtastbeginn der nächsten Zeile gelangt.

Nach der Abtastung gelangt jedes Schriftstück in eine Ruhestation 13a am Eingang der Stapeleinheit 13· Die Bewegung des Schriftstückes wird in der Ruhestatio» unterbrochen, damit die Stapeleinheit auf Steuerbefehle ansprechen kann* Dann wird das Schriftstück in Abhängigkeit derartiger Steuerbefehle in eine von drei Ablagen 80a, 80b und 80c oder eine Rückweisungsablage 8od gebracht. Die Bewegung der Schriftstücke in der Stapeleinheit 13 erfolgt durch Steuerung der Stäpelgatter 8l, 82 und 83, und spiralförmige Stapelräder dienen zum Transport der Schriftstücke in die gewählte Ablage 80a, 80b oder 80c.

209886/0718

Zur Anpassung an Schriftstücke unterschiedlichen Gewichts erfolgt eine Steuerung über einen über Kupplungen 88a, 88b und 88c wirkenden Stapelmotor 86, so daß die Oberfläche des Stapels von Schriftstücken auf jeder Ablagefläche 8oa, 8ob . · ■ . und 8oc in vorbestimmter Lage bezüglich dem Umfang der Spiralförmigen Stapelräder gehalten wird. In der Ablage wird die Stapelhöhe zur Steuerung mittels der jeweiligen Kupplung 88a, 88b oder 88c durch Fotozellen abgetastet.

Auf diese Weise wird mit der Stapeleinheit 13 gemäß der Er- _{

fingung eine zuverlässige Zufuhr und Stapelung der Schrift- >

stücke unter verschiedensten Bedingungen erreicht. Die Anlage gemäß Figuren 1 und 2 kann daher unter unterschiedlichsten Bedingungen arbeiten und stellt somit einen Universalleser dar, wobei lediglich eine Begrenzung durch die Größe der Schrift-,

stücke gegeben ist, die jedoch durch Anpassung der Transport- und Stapeleinrichtung überwunden werden kann.

Nahe den Ablageflächen 8oa, 8ob und 8oc sind fotoelektrische Sensoren 89 (nicht gezeigt) vorgesehen, die den Betrieb des Stapelmotors 86 steuern. Die Ablageflächen 8oa, 8ob und 8oc sind jeweils verschiebbar auf Wellen 9oa, 9ob und 9oc befestigt > und werden über entsprechende Riemen oder Ketten 92a, 92b und ) 92c, die über Führrollen 94a, 9⁴Ib, 9¹Jc und 96a, 96b, 96c laufen, :

■ . ■ ' bewegt. Jede der Ketten 92a, 92b und 92c ist über entsprechen- *

209886/0718

de Negatorfedern 98a, 98b und 98c gekoppelt, wobei das Ende jeder dieser Federn für eine konstante Kraft mit einem starren Rahmen verbunden ist.. Der Stapelmotor 86 kann die Ketten 92a, 92b und 92c zur Bewegung der Auflageflächen 8oa, 8ob und 8oc in der Vertikalen eritlang der Wellen 9oa, 9ob und 9oc bewegen, um den jeweiligen darauf befindlichen-Schriftstückstapel in vorbestimmter Beziehung zu den Stapelrädern looa, loob und loo c zu halten. Diese Stapelräder dienen zur Beschleunigung und Stapelung der von der Ruhestation 13a zugeführten Schriftstücke. Zur weiteren Beschreibung der Steuerung der Ablenkblätter für eine wahlweise Stapelung von Schriftstücken in einer Vielzahl von Ablagen wird auf die U.S.-Patentschrift 3.46ο.673 verwiesen.

Mittels der erfindungsgemäßen Zeichenerkennungsanordnung ist eine zuverlässige Erkennung von abgetasteten Zeichendaten von Schriftstücken möglich, die der Anlage unter verschiedenen, vom Benutzer vorzuschreibenden Bedingungen zugeführt werden.

Die optische Zeichenerkennungsanordnung, die die erfindungsgemäße Erkennungseinheit enthält, weist einen Vieltypen-Seitenleser auf, der Zeichen mit großen' Schwankungen in Größe und Form lesen und erkennen kann. Schwankungen der Zeichengröße und -form stellen kritische Anforderungen an optische Zeichenleser. Um eine maximale Flexibilität zu erzielen, sollte ein derartiger

209886/0718

- Io -

Leser Zeichen unterschiedlichster Art behandeln und optisch verarbeiten können. Der in der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete optische Abtaster tastet Zeichen ab, deren Höhe zwischen 2,8 mm und 5»7 mm, also in einem Verhältnisbereich von 2 : 1 schwankt,und ermittelt Daten aus diesen.

Sollen'Zeichen in einem relativ weiten Größenbereich der Zeichen gelesen werden, so muß die Erkennungseinheit auf große Bereiche von Datenhöhen ansprechen, oder die Größe der elektrischen Darstellung eines Zeichenbildes muß auf eine Standardgröße und ein Standardformat reduziert werden, be- *vor eine Übertragung zur Erkennungseinheit erfolgt. Eine zu diesem Zweck verwendbare Einrichtung weist einen Normalisator auf, der Daten vom Abtaster aufnimmt und diese auf ein einheitliches Format reduziert. Der Abtaster verwendet eineeinzige, vertikal orientierte Spaltenredina, die einen Serienstrom von Daten entsprechend einer vertikalen Abtastung durch den Zeichenraum erzeugt. Die Abtastperiode des Abtasters wird so eingestellt, daß man sechsunddreißig Abtastungen pro Zeichen erhält, wenn die Lesegeschwindigkeit 76o Schriftstückzentimeter pro Sekunde beträgt. Ein vertikales Abtastfenster in der.Spaltenretina wird so eingestellt, daß eine Anpassung an drei Zeichenhöhen erfolgt, um Fehlregistrierungen von Zeichen zu gestatten.

209886/0718

Die Anzahl der mit einem Zeichen fluchtenden vertikalen Fotozellen schwankt zwischen 48 für ein Zeichen von 2,8 mm und 96 für ein Zeichen von 5,7 mm. Das Ausgangssignal des Normalisators ist immer an eine Fensterhöhe von 48 Zellen und eine Zeichenhöhe von 16 Zellen angepaßt. Jedes Zeichen wird in einer Höhe von 16 Zellen durch ein 12 Zellen breites Raster dargestellt. Die Spaltenretina ermittelt nur senkrechte Ausschnitte des Zeichens zu einem gegebenen Zeitpunkt. Die horizontale Abmessung des.Zeichens wird durch eine Anzahl von Abtastungen oder Ausschnitten erzeugt, öle zu einem festen Zeitpunkt festgestellt werden.

Die den Abtaster durchlaufenden Zeichen werden mit einer solchen Geschwindigkeit abgetastet, daß ein senkrechter Schnitt eines Zeichens mit der Breite der in der Spaltenretina enthaltenden Fotozellen, d.h., 0,36 mm, dreimal, abgetastet wird, während er die Retina überläuft. Das Ausgangssignal des Normalisators ist ein Reihenstrom aus digitalen 4-Bit Worten, von denen jedes dem Schwärz-Weiß-Niveau einer der Zellen in einem äquivalenten, 48 Zellen hohen Fenster bei jeder Abtastung des Wortes entspricht. Eine weiße Zelle wird durch .das digitale Wort 0000 dargestellt, während eine schwarze Zelle durch das digitale Wort 1111 bezeichnet wird. Die Grauabstufungen zwischen schwarz und weiß werden durch die 14 verbleibenden Zustande im 4-Bit Code bezeichnet. Die Schwarz-Weiß-Codierung wird zusammen

2 09 886/0718

mit einem synchronisierenden Taktimpuls und einem Abtastbeginnimpuls, der den Anfang des beginnenden Stroms aus 4-Bit Datenworten entsprechend einer vertikalen Abtastung durch ein.Zeichen markiert, vom Normalisator zur Zeichenerkennungseinheit übertragen.

In Figur 3 ist in einem Blockschaltbild die Gesamtanordnung der Erkennungseinheit gemäß der Erfindung dargestellt. Wenn sich das Bild eines Zeichens 8o über die Spaltenretina 81 bewegt, wird diese abgetastet, und das Ausgangssignal jeder der in der Retina enthaltenen Fotozellen wird aufeinander folgend abgefragt.

Die Retina 8l enthält eine einzige Spaltenreihe von 96 Fotozellen, auf die das Abbild 8o aufeinanderfolgender Zeichen, mittels des optischen Teils der Anlage projiziert wird. Die Foto'diodenretina 8l ist eine lineare, monolithische Spalte aus Siliziumdioden, die 96 in einer Spalte angeordnete Elemente enthält.· In einem Ausführungsbeispiel hat jedes Element einen aktiven Bereich mit einer Breite in der Größenordnung vpn 0,36 mm und einer Höhe in der Größenordnung von 0,3o mm. Die Elemente haben einen Mittenabstand in der Größenordnung von 0,36 mm.

209886/0718

Wenn sich das Abbild 80 eines zu erkennenden Zeichens über die Fotozellenspalte 8l bewegt, erstreckt sich ein Teil der Zeichenhöhe in Richtung vom oberen zum unteren Ende der Spalte und belichtet nur einen Bruchteil der in dieser vorhandenen Anzahl von Zellen. Die Ausgangssignale der Zellen in der Spalte werden von unten nach oben abgetastet, so daß ein. vertikaler Abschnitt eines Zeichens von 0,18 mm Breite dreimal abgefragt wird, bevor die,Querabtastung der Spalte beendet ist. Wenn ein Zeichen nur eine Nennhöhe von 2,8 mm hat, so wird nur die halbe Anzahl von Fotozellen überdeckt als wenn das Zeichen eine Höhe von 5j7 ,mm aufweist. Da die durch Abtastung der Fotozellenausgänge gewonnenen Daten für, ein kleineres Zeichen sich von denen für ein größeres identisches Zeichen unterscheiden, müssen die Daten vor der Zufuhr zur Erkennungseinheit normalisiert werden.

Die von der Retina 8l durch Abtastung der Fotozellenausgänge gewonnenen Daten werden mittels der Retinadatenverarbeitungsanordnung 82 verarbeitet, die einen Analog-Digitalumsetzer und einen Normalisator 83 enthält. Dieser nimmt die aus Zeichen verschiedener Form und Größe ermittelten Daten auf, die von der Einheit bearbeitet werden können', und reduziert diese Daten auf ein gemeinsames Signalformat, das von der vorgewählten Zeichengroße* abhängt und unabhängig von der wirklichen Größe des zu verarbeitenden Zeichens ist. Das Format der durch den Normalisator

209886/0718

reduzierten Daten ist ein Reihenstrom aus digitalen 4-Bit Worten, von denen jedes eine Anzeige für das Hell/Dunkel-Ausgangssignal einer normalisierten Fotozelle ist. Jedes dieser Datenworte gibt einen bestimmten Zellenzustand bei einer bestimmten Abtastung des zu verarbeitenden Zeichens an. Während . jeder Abtastung wird die Information aus 48 Zellen als Ausgangssignal vom Normalisator abgegeben. Bei jedem zu verarbeitenden Zeichen erfolgen 36 Abtastungen.Die 4-Bit Worte werden zusammen mit einem Taktimpuls für jedes Datenwort und einem Abtastbeginnsignal, das den Anfang der Daten aus der nachfolgenden Abtastung des Zeichens anzeigt, einer Erkennungseinheit-Schnittstelle 84 zugeführt.

Die Seriendaten vom Normalisator werden von der Schnittstelleneinheit verarbeitet und von einem Speicher in einem !Correlationsspeicher 85 in Paralleldaten umgesetzt. Der Speicher 85 speichert eine Spalte von 4-Bit Datenworten in einer 12 χ 48 Wortmatrix. Die gespeicherten Daten werden mittels einer Korrelations-Recheneinheit 86 vorerkennend verarbeitet, wobei die Schwarz/Weiß-Niveaus jeder Zelle der Spalte durch Vergleich sowohl mit dem Mittelwert einer Vielzahl von sie umgebenden Zellen als auch mit einem von dem Steuercomputer erzeugten Schwellenwertsignal geprüft werden. Die Korrelations-Recheneinheit 86 entscheidet für jede Zelle, ob sie als "Schwarz" oder "Weiß" angesehen wird, so daß vor dem Erkennungsversuch eine definierte

209886/0718

Entscheidung.getroffen wird. Für jede der im Korrelations-, speicher gespeicherten Zellen wird ein "B""-Signal" übermittelt, welches negativ (not true.) ist, wenn die Zelle als "W" angesehen wird.

Die "B"-Signale von der Korrelations-Recheneinheit werden im . Assembler-Speicher 87 in eine "Ix 35 x 48- "-Matrix eingegeben, wo ein Schwarz-Signal für jede Zelle geprüft wird. Während sieh die Daten in dem Assembler-Speicher befinden, werden sie durch einen Vertikalanalysator 88 überprüft, der bestimmt, in welcher der 48 Zellen hohen Spalte sich die Mitte des Zeichens befindet. Jedes Zeichen ist etwa ΐβ Zellen hoch, doch können die Zeichendaten Wegen ~ der Änderung der Lage des Zeichhenabbildes So beim überlaufen der Spaltenretina 81 irgendwo zwischen dem oberen und dem unteren Ende · des Assembler-Speichers 87 liegen.

Hat der Vertikalanalysator 88 die Lage der Zeichendaten innerhalb des Speichers bestimmt, werden diese Paten einem rasterförmigen Primärspeicher 89 zugeführt, der aus einer 12-χ 18 Zellenmatrix besteht, in der ein· Vi-Bit für j:ede Zelle gespeichert wird. Es sei darsu-f hingewiesen, daß der Primärspeicher durch Einschieben der Daten von unten gefüllt wird. Der Ausgang des Frimärspeiehers wird von einer Filtereinheit 91 gesteuert, und die Daten gelangen in einen Sekundärspeicher 92, der mit einer Vielzahl von Maskenantriebseinheiten93 verbunden ist. Die Sekundärspeichermatrix 92 enthält

209886/0718

12 χ 16 Reihen von W-Speicherzellen, von denen jede direkt mit einer Maskenantriebseinheit verbunden ist. Die Inversion jeder dieser Zellen ist mit einem anderen Maskenantrieb für die gleiche Zellenstelle verbunden, d.h. es gibt einen "B"- und "W"-Maskenantrieb für jede Zelle.

Um die Möglichkeit fehlerhafter Erkennung infolge leichter senkrechter Abweichung von den Maskenantrieben zugeführten Zellendaten zu verringern, werden die oberen 16 Zellen der Datenreihe des Primärspeichers, die 18 Zellen hoch ist, zunächst in einer "oberen Zitter"-Lage in den Sekundärspeicher verschoben. Danach werden die mittleren 16. Zellen in einer "mittleren Zitter"-Lage und schließlich die unteren 16 Zellen in einer "unteren Zitter"-Lage weitergeben. Auf diese Weise werden kleinere Abweichungen einer Zelle nach oben oder unten ausgeglichen, und das höchste Ausgangsniveau, d.h. die wahrscheinlichste Lage wird zur Erkennung des Zeichens benutzt.

Die Maskenantriebe 93 führen die Zellendaten der Sekundärspeichermatrix 92 einer Vielzahl von Zeichenmasken 9^ zu, wobei für jedes zu erkennende Zeichen eine schwarze und eine weiße Maske vorgesehen ist. Die Zellendaten werden so zugeführt, daß die Schwarz-Zelleninformation isit den weißen Masken

209886/0718

und die Weiß-Zelleninformation mit den schwarzen Masken in Verbindung steht. Die Ausgangssignale aller Masken werden überprüft, wenn ihnen über eine Vielzahl von Spitzenverstärkern 95 Zeichendaten zugeführt werden. Die das höchste Ausgangssignal erzeugende Maske wird als dem zu erkennenden Zeichen mit größter Wahrscheinlichkeit entsprechend ausgewählt. Ist eine Erkennungsentscheidung gefallen oder kann das Zeichen nicht erkannt werden, werden die Daten in einer Vielzahl von Zeichenspeicher-Flip-Flops 96 gespeichert und danach dem Steuercomputer 97 zur Bearbeitung oder zur weiteren Speicherung zugeführt.

In Figur M sind der Eingabepuffer- und die Korrelationsschal-

I -

tung dargestellt. , -

Die Steuerlogik für die erfindungsgemäße Erkennungseinheit erfordert, daß während bestimmter Perioden des Abtastzyklus keine Eingangsdaten in den Korrelationsspeicher 85 eingegeben werden. Aus diesem Grund wird zur temporären Speicherung des Serienstroms von vom Normalisator zugeführten Daten ein Eingabepuffer 8¹I verwendet, der zwölf päralle 4-Bit Schieberegister lol enthält, die ein einziges zwölfstufiges ¹I-Mt Register bilden. Eingangsdaten vom Normalisator, die den Seiäenstrom aus ^-Bit Zellendatenworten enthalten, werden in und durch die 4-Bit Schieberegisterstufen synchron mit einem Puffereiingabetakt "vom Steuercomputer geschoben. Jede dieser Stufen ist mit der Eingangs -

209886/0718

seite eines Pufferausgangswählers Io2 verbunden. Gesteuert von einem Pufferzähler I03 und der Wahllogik wird der Serienstrom von Eingangsdatenworten in Paralleldaten umgesetzt und in die erste Stufe Iq¹I des Korrelationsspeichers 85 verschoben*

Der Korrelations speicher weisjt 12 Stufen auf, von denen jede eine Spalte von 48 4-Bit Datenworten speichert. Jede Stufe speichert alle Datenworte, die während eines vollständigen Zeichenabtastvorganges gesammelt wurden. Jede Stufe des Korrelationsspeichers 85 enthält außerdem einen Speicherpuffer. Der Pufferzähler Ioj5 zeigt die Stelle des frühesten ungeschriebenen Datenwortes in der Erkennungseinheit-Schnittstelle 84 an. Bevor jedes Datenwort jeder Abtastung gesteuert vom Pufferzähler und der Wahllogik im Korrelationsspeicher geschrieben wird, wird allen Spalten des Speichers 85 die richtige Reihenadresse angeboten. Informationen, die in die z.Z. adressierte Reihe während der unmittelbar vorhergehenden Abtastung eingeschrieben worden waren, erscheinen am Ausgang jedes Speicherelementes. Die gespeicherten Datenbits werden dann zeitweise in die zugehörigen Speicherpufferelemente eingegeben, und neue Daten werden in die Adressenbit-Stelle jeder Spalte eingeschrieben. Die vorher gespeicherten älteren Daten werden in die nächste Spalte gebracht.

Jede dritte Stufe des Korrelationsspeichers 85 ist mit der Korrelations-Recheneinheit 86 verbunden. Da jede Zellenbreite des Zeichenabbildes dreimal abgetastet wird, werden in jeder dritten

209886/0718

Stufe Daten von vollständig verschiedenen, jedoch benachbarten Zeichenbereichen gespeichert.

Der Zweck, der vorerkennenden Verarbeitung in der Recheneinheit besteht in' der Verbesserung des Rauschabstandes der Eingangsdaten durch Vergleichsentscheidungen, ob die Schwärze oder die Weiße der Zellendaten gespeichert und erkannt werden soll. Die Recheneinheit benutzt zur Bestimmung der relativen Schwarz- oder Weißdaten jeder, Zelle oder jedes Datenpurtktes ein anpassungsfähiges Steilem ertverfahren¹. An jedem Punkt wird ein anpassungsfähiger Stellwert errechnet, wobei ein kleiner örtlicher Satz von Datenpunkten verwendet wird, der den zu analysierenden Datenpunkt umgibt. Ein quadratischer,den Datenbereich, für den der Stellenwert errechnet wird, umgebender Bereich wird mit der mittleren Zelle verglichen, und es wird eine Entscheidung bezüglich der relativen Schwärze oder Weiße, getroffen. Der Schwellenwert, mit dem jede Zelle verglichen wird, ist gleich dem Mittelwert der umgebenden 25 Zellenwerte einschließlich der Datenpunkt ze He um einen programmierten Wert in Schwarzrichtung verschoben. _Λ -

Wenn der Zellenwert den programmierten Schwellenwert überschreitet, dann wird ein relatives Schwarz-RB-Logiksignal auf eine logische "1" gestellt. Der Wert des zu analysierenden Zellendatehpunktes wird außerdem mit- einem nach Programm auswählbaren abso-

?098fifi/O718

- 2ο -

luten Schwarz-Schwellenwert verglichen. Wenn der Zellenwert den absoluten Schwarzwert überschreitet, dann wird ein absolutes Schwarz-AB-Logiksignal auf eine logische "1" eingestellt.

Die Erzeugung der RB- und AB-Logiksignale dient zur Bestimmung und Gewinnung von Schwarz ("B")- und Weiß ("W")-Ausgangssignalen für jede die Zeichenreihe enthaltende Zelle. Das B-Signal wird dann in weitere Speicherreihen eingegeben und einem Satz Schablonenmasken zugeführt, um das abgetastete Zeichen zu erkennen. Der Zweck de"r Korrelation besteht darin, ein absolutes Schwarz- oder Weiß-Signal für eine bestimmte Zelle festzulegen, bevor diese Zelle auf die Masken einwirkt. Ein weißes Ausgangssignal (W=I) erfordert weder für das RB- noch für das AB-Signal eine logische "1". Ist kein weißer Zustand vorhanden, so wird die Zelle automatisch als Schwarz (B=I) definiert. Das heißt, wenn entweder das RB- oder das AB-Signal eine logische "1" ist, dann ist das B-Signal eine logische "1". Somit werden die Schwarz- und Weiß-Signale automatisch als Komplemente voneinander definiert.

In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Erkennungseinheit kann die Korrelationslogikschalfrung Datenworte mit einer Geschwindigkeit von 12 MHz bearbeiten. Betrachtet man eine Abtastung als vertikale Informationsseheibe aus dem Zeichendatenstrom mit Jj8 Zellenabfragungen, so ist die maximale Abtastgeschwindigkeit 25o kHz. Infolge der Datenspeicherung und der

20988Β/Π718

zeitlichen Zuordnungen in der Korrelationslogikschaltung er-^v gibt sich eine Verzögerung von sechs Abtastungen und sechs Taktimpulsen von der wirklichen Zeit bevor die Eingangsdaten von der Recheneinheit in den Assembler-Speicher 87 gelangen. Dadurch wird jedoch die Entscheidungslogik nicht beeinträchtigt, aber es erfordert, daß die Verarbeitung und Abtastung der Retinadaten . mit einer minimalen Breite von drei Zellen (neun Abtastungen) über die letzten Informationen in einem gegebenen Datenfeld hinaus erfolgt, um sicherzustellen, daß alle Informationen verarbeitet und gelesen werden. Weitei3 21 Abtastungen sind erforderlich,.um eine Entscheidung der Logikschaltung zu erhalten; diese Verzögerung ergibt sich zwangsläufig durch die Verarbeitung.

Wie im Zusammenhang mit Figur 4, erwähnt werden die Zellendatenworte durch temporäre Speicherung von Informationen an gegebenen Adressen

in den Korrelationsspeicher 85 eingegeben, bevor an dieser Adresse neue Informationen zugeführt und dann die temporär gespeicherte Information in die nächste Stufe Io4 des Speichers verschoben wird. Der Korrelationsspeicher speichert in paralleler Form Informationen von zwölf aufeinander folgenden Abtastungen eines Zeichens. Da drei Abtastungen für jede Zellenbreite des Zeichens erfolgen, wird die Zelleninformation von jeder dritten Stufe abgenommen, um sicherzustellen, daß fünf benachbarte einzelne Ansichten von vertikalen Abschnitten des Zeichens in die Kcrrelations-Recheneinheit 86 eingegeben werden Entsprechende Zellen von jeder der fünf be-

209886/0718

nachbarten Abtastungen werden in fünf einzelne, 6-Niveau-Schieberegister 91 bis 95 gebracht. Die Werte der ersten fünf Eingangsworte jeder Abtastung jeder Spalte werden in Akkumulatoren 116 bis 12o summiert. Da der sechste Wert zur Summe der vorhergehenden fünf Werte addiert wird, wird der erste Wert, d.h. der in der Stufe 1 der Schieberegister 91 bis 95 gespeicherte Zellenwert gleichzeitig durch die Subtraktoren 121 bis 125 von der Summe subtrahiert. Dieser Vorgang wird für alle aufeinander folgenden Worte jeder Abtastung wiederholt, und eine laufende Summe von fünf Zellen wird für jede der fünf Zellenspalten aufrechterhalten.

Die Summe jeder einzelnen Spalte der Abtastungen werden außerdem mittels einer Vielzahl von Niveau-Addierern addiert, so daß eine zusammengesetzte Summe (5 horizontal mal 5 vertikal) der Reihe erzeugt wird. Die Summen von den Registern 91 und 92 werden in einem ersten Niveauaddierer 126 addiert, während die Summen aus den Registern 9^ und 95 in einem anderen ersten Niveauaddierer 127 addiert werden. Das Ausgangssignal des ersten Niveauaddierers 127 und die Summe vom Register 93 werden in einem zweiten Niveauaddierer 128 zusammengefaßt. Das Ausgangssignal des ersten Niveauaddierers 127 wird in einem anderen zweiten Niveauaddierer 129 zu einem Korrelationsversetzwert vom Steuercomputer addiert. Die AusgangssignaLe von den beiden zweiten Niveauaddierern 12 8 und 129 gelangen durch entsprechende Puffer 131 und 132· und werden in einem Matr-rixsummierer 133 addiert.

209886/0718

Die Puffer 131 und 132 zwischen den zweiten Niveauaddierern 128 und 129 und dem Matrixsummierer 133 dienen zur Ausschaltung von Decodierspitzen und SfchaltungsVerzögerungen, die sich über zwei Additionsstufen akkumulieren. Die'Puffer erzeugen im Datenstrom durch den Matrixsummierer eine Verzögerung von einer Taktperiode.

Die Mittelzelle des Schieberegisters 92 (jetzi; Nr. 5 im fünften Niveau des Registers 93) wird dann, in■ einem-Multiplizierer 135 mit 25 multipliziert, statt die Summe durch 25 zu dividieren,, um einen Mittelwert zu erhalten, und die Größe des Produktes wird im Vergleicher 135 mit der Summe aus dem Matrixsummierer verglichen. Ist der Zellenwert größer als der Mittelwert aller derjenigen Summenj die vorher im zweiten Niveauaddierer durch einen programmierten Korrelationsversetzwert vom Steuercomputer versetzt würden, so wird ein "1"-Bit erzeugt. Ist der Wert der Mittelzelle größer als der Durchschnitt der umgebenden Werte, dann wird ein relatives Schwarz-Bit RB für diese bestimmte Zelle.erzeugt und gelangt durch einen 1-Bit Puffer I36 zur abschließenden Korrelationslogikschaltung 137· Bei dem nächstfolgenden Taktimpuls wird, die gleiche Mittelzelle,, die sich immer noch im Schieberegister 93 befindet, jedoch jetzt zum sechsten Niveau dieses Registers verschoben wird, im Amplitudenvergleicher mit dem absoluten Schwarz-Schwellenwert von Steuercomputer verglichen. Ist der Zellenwert größer als der absolute Schwarz-Schwellenwert, so wird ein absolutes SchwaT'/.-AB-Bit erzeugt.

Der AB-Wert wird zusammen mit dem RB-Wert vom Puffer 137 der Korrelationslogik 137 zugeführt, und es wird ein Weiß-Bit erzeugt, wenn weder ein AB- noch ein RB-Signal vorhanden ist. Ist eines dieser beiden Signale vorhanden, dann wird für diese bestimmte Zelle ein Schwarz-B-Signal gebildet.

Wenn die Daten jeder der einzelnen Zellen, die jede Abtastung des Zeichens enthalten, zu Schwarz- und Weiß-Bits reduziert sind, werden sie in den Assembler-Speicher 87 (Figur 5) eingegeben, der eine Bit-Eben2 von 35 48-Bit Spalten aufweist. Wie in Figur 5 gezeigt, liefert der Abtastspeicher 87 W-Zellendaten zum Primärspeicher 89 (Figur 6), indem die Information im Speicher vom Boden nach oben verschoben wird. Die Information wird während eines speziellen Ladevorganges in den Primärspeicher 89 geschoben,wobei keine neuen Daten in den Assembler-Speicher 87 oder den Korrelatorspeicher 85 eingegeben werden und die Speicherpuffer inaktiv sind·. Die W-Ausgangssignale erscheinen an den Ausgängen der entsprechenden Speicherelemente.

Die Information wird gesteuert vom Vertikalanalysator 88 vom Assembler-Speicher 87 in den Primärspeicher 89 verschoben, so daß nur die passenden Reihen der 4 8 Reihen von Zeichendaten, die etwa l6 Reihen einnehmen, in den Primärspeicher gelangen. Der Assembler-Speicher speichert eine Datenmenge, die äquivalent

209886/0718

drei vertikalen Datenhöhen ist. Die Aufgabe des Vertikalanalysators besteht in der Prüfung des Assembler-Speichers, um in diesem die Mitte des zu lesenden Zeichens zu finden. Diese Information wird benutzt, um Zugriff zu den 18 die Zeichenmitte umgebenden Stellen zu erhalten und eine übertragung, in den Primärspeicher 89 zu ermöglichen. Das "B"-Bit des Assembler-Speichers enthält die Schwarz/Weiß-Information für die Durchführung dieser Bestimmung. ■,

Wie im Blockschaltbild genäß Figur 7 dargestellt, werden die Daten für eine Abtastung in den Assembler-Speicher eingegeben. Die B-Bits von zwölf Zellen, d.h. einer Reihe des Assembler-Speichers werden einer vertikalen Bestimmungslogik zugeführt. Die übermittelten Daten befinden sich eine Zeichenabfrage vor den Daten, die dem Primärspeicher zur Erkennung zugeführt werden. Der Reihenanalysatorabschnitt der Vertikal-Bestimmungslogik nimmt zwölf Bits auf und faßt diese nach einer Oder-Punktion zusammen, um eine Schwarz/Weiß-Reihenanzeige zu erzeugen, die für die Vertikalanalyse, gespeichert wird. Ein programmierbares Steuerbit kann verwendet werden, um die Zellen 1 und 12 von der Reihenanalyse auszuschließen, wenn das Bit auf eine logische "1" gestellt wird. Diese Maßnahme ermöglicht eine korrekte Vertikalanalyse von Zeichen, die weniger als zwölf Spalten breit bzw. weniger als zwölf Spalten auseinander gezogen sind. Der Vertikalanalyseabschnitt der Vertikalbestimmungslogik gibt die Schwarz/Weiß-Reihenspeicherung während der nächsten Abtastung an und stellt die Lage des oberen Endes, des unteren Endes und der

, Λ

2 09886/0718

' ²⁶ " 2215083

Mitte des Zeichens gemäß nach Programm gewählten Definitionen für. diese Parameter fest. Das abschließende Ergebnis der Vertikalanalyse besteht in der Erzeugung einer oberen Speicheradresse, die zur Einleitung der übertragung des Zeichens, das ein l8-Reihensegment des Assembler-Speichers enthält, am Ende der Abtastung in den Primärspeicher. Die Vertikalanalyse erfolgt für die vorhandene Zeichenabfrage mittels Reihenanalysator-Flip-Flops auf einer Reihenbasis. Nachdem die Daten der Vertikalanalyse geliefert sind, werden die Reihenanalysedaten durch die Daten für die nächste Zeichenabfrage in der gleichen Zellenzeit ersetzt.

Die Lage-Analyselogik ermittelt bestimmte unerwünschte Bedingungen des oberen und unteren Zeichenteils bevor die Hittenberechnung ausgeführt wird. Fällt beispielsweise während irgendeiner Abtastung der untere Teil einer Kombination von oberem Teil,und unter&ss Teil in neun Zellen eines speziellen Analysefensteroberteils, dann ist ein Zustand mit zu hohem unterem Teil vorhanden, und die Kombination wird weggelassen. Es wird dann eine andere tiefere Kombination von oberem und unterem Teil ermittelt, falls diese vorhanden ist. Fällt außerdem während irgendeiner Abtastung der festgestellte obere Teil irgendeiner Kombination von oberem und unterem Teil in 14 Zellen eines speziellen Analysefensterunterteils, dann wird ein "Zeileninterferenz" -Signal erzeugt.

209886/0718

Die Vertikalanalysedaten werden dann einem Rastersteuersystem (nicht gezeigt) zugeführt, das die Informationsverschiebung vom Assembler-Speicher in den Primärspeicher 89 steuert. Sind die Informationen über die Schwarz/Weiß-Zustände vom unteren Teil ans in den Primärspeicher gelangt, so werden sie einem SSekundärspeicher 9.2 zugeführt, von wo sie zu den Maskenantrieben gelangen.

Die Eingangssignale für den Klassifikationsteil der effindungsgemäßen Erkennungseinheit gelangen vom Sekundärspeicher in Form einer parallelen 12 χ 16 Matrix,die die weißen Teile des Zeichens darstellt, urid den invertierten Weiß-Bits .für eine parallele 12 χ 16 Matrix, die den schwarzen Teil darstellen, in die Maskenantriebe 93. Eine logische "1" "In einer Matrixstelle bedeutet, das Vorhandensein einer schwarzen oder weißen Zelle in den entsprechenden Matrizen. .

Die Daten werden vom Sekundärspeicher zu 192 Schwarz-Maskenantrieben und 192 Weiß-Maskenantrieben übertragen. Jeder Maskenantrieb 93 i-^st eine Stromtreibereinrichtung und kann seine Stelleneingangssignale allen Masken des Systems parallel zuführen. In einem Ausführungsbeispiel enthält das System maximal 360 Masken im Vokabular. Die weißen Rasterdaten wirken auf die schwarzen Masken, während die Inverter 142 die·Inversionen der weißen Ra- ■ sterdaten erzeugen, um auf die weißen Masken einzuwirken. Das Signal vom temporären Speicher wird'den Maskenantrieben für alle

709886/0 718

Maskensätze gleichzeitig zugeführt. Die Ausgangssignale von zwei Masken werden miteinander kombiniert, um für jedes Zeichen ein einziges Ausgangssignal zu erhalten. Jede Zellenstelle im Speicher hat zwei zugehörige Maskenantriebe, die dem entsprechenden Weiß-und Schwarz-Eingang aller Masken zugeführt wird. So wird beispielsweise Reihe 1 Spalte 1 des Speichers zwei einzelnen Maskenantrieben zugeführt, die auf den Reihe 1- Spalte 1-Eingang aller weißen Masken und nach Inversion auf den Reihe 1- Spalte 1-Eingang aller schwarzen Masken wirken.

Jede Maske enthält eine·Parallelanordnung von Widerständen, die über eine Leitung zusammengeschaltet sind. Das andere Ende jedes Widerstandes nimmt von einem Maskenantrieb ein Ausgangssignal in Form einer Spannung auf, die schwarz oder .weiß von dem Speicher darstellt. Wenn alle Widerstände den gleichen Wert haben und alle Eingänge auf den gleichen Spannungen liegen, ist das Ausgangssignal der Reihe gleich dem Wert des Eingangssignals. Dies ist der Zustand für vollkommene Übereinstimmung der bei dem MaskenerkennungsVorgang gesucht wird. Jede Maske des Systems hat einen Schwarz-Maskenabschnitt und einen Weiß-Maskenabschnitt und jede Gruppe hat einen Raum für eine Reihe von 192 Eingangswiderständen. Der Schwarz-Abschnitt der Maske enthält jedoch in Wirklichkeit nur Eingangswiderstände für diejenigen Zellen, bei denen schwarz von dem Zeichen erwartet wird, und die Weiß-Masken enthalten nur in solchen Bereichen Eingangswiderstände, in denen Weiß erwartet wird. Bei

209886/0718

Bei der Analyse eines Zeichens ist die besondere Formatart des Zeichens zusammen mit der Gruppe innerhalb des Formats bekannt, und es ist außerdem bekannt, ob das zu* analysierende Zeichen ein alphabetisches, ein numerisches ^: oder ein spezielles Zeichen ist. Der Steuercomput.er liefert ein Anzeigesignal, um die Spitzenverstärkerschaltung entsprechend dem wahrscheinlichen Zeichen zu aktivieren.

In den Figuren 9a bis 9f. ist eine vereinfachte Maske mit ' nur 15 Positionen des Schwirz-Abschnittes und 15 Positionen des Weiß-Abschnittes dargestellt, und sie dient lediglich zur Beschreibung einer wirklich verwendeten Maske, die 12 χ 16 Reihen und damit 192 Positionen in jedem Abschnitt hat. Die Maske gemäß Figur 9a stellt das Zeichen "H" dar, das von einem Schriftstück abgenommen, von der Korrelations-Recheneinheit bearbeitet und im Assembler-Speicher gespeichert wurde.

Figur 9b zeigt den Sekundärspeicher, in dem Bits in den- Positonen eingestellt sind, in denen der Speicher weiß ist. Figur 9c zeigt die Inversion des Schwarz-Sekundärspeichers mit Bits in den Positionen, in denen der Speicher schwarz ist. Figur 9g stellt die schwarze Erkennungsmaske für das Zeichen "H" und Figur 9e die weiße Erkennungsmaske für das Zeichen."H" · dar. "',·'"

Am Ende jeder Abtastung wird'der Sekuinfl-irapo-icher- mib neuen Daten μρfill.Lt. Während der dom Fill lvoi'n:in[^f, fo Lj/; ο ml en νLer^:"f.IiIa

2 0OBOhVη71«. ■ ■■-■■"■

Sekunden werden der Maske vom Sekundärspeicher drei neue "Bilder" angeboten, wobei jedes Bild 1,3 Mikrosekunden dauert. Die mehrbildrige Zufuhr wird mittels der "Zitterfunktion" erreicht, durch die das Bild in den 1,3 Mikrosekundenintervallen jedweils eine Reihe heraufbewegt wird, um kleinere vertikale Ausrichtungsfehler auszugleichen, die vorher während des Bearbeitungsvorganges aufgetreten sein können.

Wie in Figur 8 dargestellt, ist jede Bit-Position der Schwarz.- und Weiß-Ebenen des Sekundärspeichers ein Eingang für einen Maskenantrieb 1*J2 und 1^3. Der Satz von 1-Bits erzeugt eine Null-Spannung außerhalb des Antriebs, während O-Bits eine Spannung von -5V am Ausgang des Antriebs hervorrufen. Die Arbeitsweise der Schaltung der Maske erfordert eine Summierung der Eingangssignale der Maske, um für eine vollständige Übereinstimmung ein Ausgangssignal von - 5V zu erhalten.

Der Sekundärspeicher steuert die Schwarz-Masken an, während die invertierten Daten des Speichers die Welß-Maskeh ansteuern, um sicherzustellen, daß dann, wenn die entsprechenden Bits des Speichers und deren Inversion beide Null sind das Maskenausgangs signal nicht v/irksam wird, so daß eine Nicht-Schwarz/We iß-En.tscheidung angezeigt wird. Figur 9f zeigt das Widerstandsnetzwerk der» aLb Be Lap Le L gewühlten Zeichens "II", Die Widerstände sind in den ZoI. Lonpon it ionon der riaskon p;e?i;i^!:ß Figuren Od und 9« an pe-· df«iihfit», Γη cl'üH AuiJfilhi'unf^.bfiifipie.'l ρ,οηι·ίίλ Figur^{1 (})f \nl I- ■ i. Kini^uW

■ι η ) η ο ο / η ν ι η

spannungen von -5 V für die Maskenwide'rstände das Masken-' ausgangssignal ebenfall -5 V, wodurch eine vollständige Übereinstimmung angezeigt wird. Bei einer Rehlanpassung, bei der eine Eingangspannung von O V an einem oder mehreren der Widerstände vorhanden war, wird das Maskenausgangssignal von - 5 V auf O V geändert. Die Zeichenausgangsdaten des Sekundärspeichers werden allen Masken gleichzeitig zugeführt, und die Logikentscheidungsschaltung wählt die größte Maskenspitze aus, um-eine Zeichenentscheidung zu treffen. · '

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 ist angenommen, daß alle Widerstände der Maske den gleichen Wert haben. Es ist jedoch möglich, den Widerständen'unterschiedliche Gewichte an kritischen Maskenpositionen zu geben, um das Lesen gewisser Zeichen zu verbessern und Ausgangssignale zu, verhindern, die· ' mehr als ein Zeichen anzeigen..

Wie Figur 8 zu entnehmen ist, ist für jeden kombinierten Schwarz/Weiß-Zeichenmaskensatz ein Spitzenverstärker Io4 vorgesehen. Am Eingang jedes dieser Spitzenverstärker- lo¹! befindet soich ein Paar Dioden lol und Io2, die über einen'Widerstand Io3 geerdet sind. Normalerweise wird der Diode Io2 ein sperrendes. Erdsignal zugeführt, so daß.der Spitzenverstärker unabhängig von dem zugeführten Eingangssignal nicht anspricht. Wird jedoch ein Zeichen erkannt, so gelangt an die Katode der Eingangsdiode Io2 des Spitzenverstärkers ein negatives Aktivierungssignal, das dem zu lesenden besonderen Format und

209886/0718

Gruppencode entspricht, damit Spitzensignale von den Maskensätzen, die solchen besonderen Spitzenverstärkern entsprechen, durchtreten können.

Die Spannungspitzen von den Maskensätzen schwanken in Abhängigkeit von dem Grad der Übereinstimmung zwischen den Daten und den bestimmten Masken zwischen O V und - 5 V. Die Spitzenspannungen werden einem der Eingänge eines Vergleichers Io4 zugeführt, an dessen anderem Eingang Io4 eine Spannung anliegt, die etwa 85% des Wertes einer vollkommenen Spitzenspannung äquivalent ist, d.h. in diesem Fall - 4,25 V. Ist die Ausgangsspitzenspannung der Maske größer als 85% der Signalspannung, dann wird die Spitzenspannung um den Faktor 6 verstärkt und ein "Zeichen vorhanden"-Signal auf die Leitung Io5 gegeben. Alle "Zeichen vorhanden"-Signale von verschiedenen Spitzenverstärkern werden im Gatter entsprechend einer Oder-Funktion zusairaengefaßt und dienen" zur Aktivierung einer anderen Schaltung, die verschiedenen Spitzenverstärkern gemeinsam ist, um die weitere Verarbeitung vorzunehmen, etwa Aktivierung eines Treppengenerators Io7 zur Zeichenanzeige und Betätigung einer Signalausfall-Anzeigeschaltung. Das "Zeichen vorhanden" -Signal¹ vom Vergleicher Io4 wird als Ladung auf einem Kondensator I08 gespeichert und gelangt über einen Trennverstärker Io9 mit Verstärkungsfaktor 1 an einen dsr Eingänge eines Schwellenwertvergleichers 111. Der Treppengenerator Io7 liefert an den anderen Eingang des Schwellenwertvergleachers 111 eine von

209886/0718

des vollen Spitzenwerts abnehmende Spannung. Durch Zählen der Anzahl, der Schritte des Treppengenerators vor überein- ■ Stimmung der Spannungswerte an den beiden Vergleicherein-· gähgen wird bestimmt, ob die Spitzenspannung von dem Maskensatz etwa 9o# eines vollen Spitzenwertes entspricht und daher eine vernünftige Wahrscheinlichkeit für den Schluß besteht, daß ein bestimmtes Zeichen festgestellt worden ist.

Jeder Spitzenverstärker für jedes Zeichen hat außerdem ein entsprechendes Flip-Flop 112, das vom Ausgangssignal'des Schwellenwertvergleichers¹ 111 aktiviert wird, um zu speichern und aufzuzeichnen, daß das bestimmte Zeichen festgestellt worden ist. Der Ausgang des Flip-Flops wird periodisch abge- ■ fragt bzw. sein Ausgangssignal "lern St euer computer zugeführt, der die Erkennungsinformation speichert und auswertet. Am Ende einer Zeichenanzeige' sollen die Spitzenverstärker zurückgestellt •werden, und der Steuercomputer liefert ein Signal an die Basis eines Transistors 113, der über dem Speicherkondensator Io8 liegt. Der Transistor 113 überbrückt den Kondensator" Io8, so daß ein Ladungsausgleich eintritt und der Kondensator für die Aufnahme einer neuen Spitzenspannung entsprechend dem nächstfolgenden Zeichen vorbereitet ist. '

209886/0718

Claims

ANSPRÜCHE

/Ώ Verfahren zur Zeichenerkennung durch Korrelation der Vergleichsschwärze einer Datenpunktzelle innerhalb einer Anordnung .von Zellen mit aufeinander folgender Betrachtung jedes einer Folge von Zeichen, um ein Schwarz/Weiß-Entscheidungssignal für diese Datenpunktzelle zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß Signale von einem Satz die , Datenpunktzelle umgebender Zellen mit dem Signal von der Datenpunktzelle summiert werden, daß die Summe um einen programmierbaren Wert in Schwarz-Richtung verschoben wird, daß das Signal der Datenpunktzelle mit der Anzahl der Zellen des Satzes multipliziert wird, daß die verschobene Summe mit dem Multiplikationsergebnis verglichen wird, um ein relatives Schwarz-Signal zu erzeugen, wenn die Summe größer war, daß ein programmierbares, absolutes Schwarz-Schwellenwertsignal erzeugt wird, daß das Datenpunktzellensignal mit dem absoluten Schwarz-Schwellenwertsignal verglichen wird, um ein absolutes Schwarz-Signal zu erzeugen, wenn das Zellenwertsignal größer war, daß in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines relativen oder eines absoluten Schwarz-Signals für die Datenpunktzelle ein Schwarz-Ausgangssignal erzeugt wird und daß in Abhängigkeit vom PehLen sowohl eines relativen als auch eines absoluten Schwara-iiLgnals für die Datenpunktzelle ein Weiß-Ausgangsnicnal erzeugt wird.

209808/0718

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Summieren der Signale des Sat.zes umgebender Zellen diese Signale jeweils'durch eines einer Vielzahl von-mehrstufigen Schieberegistern verschoben wird, deren An'zahl gleich einer Dimension der umgebenden Zellenanordnung ist, : und bei dem die Stufenzahl in jedem Register gleich der. _; anderen orthogonalen Dimension ist, daß jedes Signal :beim-Verschieben aus der letzten Stufe des jeweiligen Registers summiert wird, daß die Zellensignale in jeder ersten Stufe von der.Summe des¹ Registers subtrahiert wird, um eine laufende Summe aller Zellensignale im Register zu erhalten, und daß die laufenden Summen aller Register zur Bildung einer zusammengesetzten Matrixsumme der umgebenden Zellensignale summiert werden. . . . ■

3. Anordnung zur Zeichenerkennung durch Korrelation des Vergleichsschwärze einer Datenpunktzelle innerhalb einer Zellenanordnung, wobei nacheinander jedes einer Reihe von Zeichen betrachtet wird, um ein Schwarz/Weiß-Entscheidungssignals von der Datenpunktzelle zu erhalten, gekennzeichnet durch eine , Anordnung zum Summieren der Signale eines Satzes von die Datenpunktzelle umgebenden Zellen mit dem Signal von der

20 9 886/07 18

Datenpunktzelle, durch eine Anordnung zur Verschiebung der Summe um einen programmierbaren Wert in Schwarz-Richtung, durch eine Multiplikationsanordnung zur Multiplikation des Signals von der Datenpunktzelle mit der Anzahl der Zellen im Satz, durch eine Vergleichsanordnung zum Vergleich der verschobenen Summe mit dem Multiplikationsergebnis, um ein relatives Schwarz-Signal zu erzeugen, wenn die Summe größer war, durch eine Anordnung zur Erzeugung eines programmierbaren Schwarz-Schwellenwertsignals, durch eine Vergleichsanordnung zum Vergleich des Datenpunktzellensignals mit dem Schwarz-Schwellenwertsignal, um eine absolutes Schwarz-Signal zu erzeugen, wenn das Zellensignal größer ist, durch eine Anordnung zur Erzeugung eines Schwarz-Signals für die Datenpunktzelle in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines relativen oder eines absoluten Schwarz-Signals und durch eine Anordnung zur Erzeugung eines Weiß-Signals für die Datenpunktzelle in Abhängigkeit vom Fehlen sowohl eines relativen als auch eines absoluten Schwarz-Signals.

H. Anordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Summieren der Signale des Satzes von umgebenden Zellen eine Anordnung zur Verschiebung von Signalen von benachbarten Zellen durch jeweils eines einer Vielzahl von mehrstufigen Schieberegistern, deren Anzahl gleicher einer Dimension der umgebenden Zellenanordnung und deren Stufenan-

209886/0718

Ordnung pro Register gleich der orthogonalen Dimension ist, eine Summieranordnung für jedes Signal, das aus der letzten Stufe des jeweiligen Registers herausgeschoben wird, eine Anordnung zum Subtrahieren der Zellensignale in jeder ersten Stufe von der Registersumme, um eine laufende Summe aller Zellensignale im Register zu erzeugen, und eine Summieranordnung für die laufenden Summen aller Re- ^: gister enthält, um eine zusammengesetzte Matrixsumme der Signale der umgebenden Zellen zu erzeugen. ' ' .

5. Anorndung zur Zeichenerkennung aus Datenabfragen einer vertikalen Anordnung von Fotozellen, wobei die Daten in einer Datenebene korreliert sind, die Weiß-Bereichen der vertikalen Abfragen durch das Zeichen zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Anordnung zur gleichzeitigen Zufuhr der'Weiß-Datensignale zu einer Vielzahl von Schwarz-Masken und zur Inversion der Daten-Signale und deren Zufuhr zu einer Vielzahl von . Weiß-Masken, durch eine Anzeigeeinrichtung für die Ausgangsspannungen der Vielzahl von Masken, durch eine Vergleichseinrichtung 'für die Ausgangssignale ausgewählter Masken mit einer.ersten vorgewählten Schwellenwertspannung und zur Speicherung des Ausgangssignals, wenn dieses den Schwellenwert übersteigt, durch einen Verstärker für das gespeicherte Spannungssignal und durch eine Vergleichsanordnung zum Vergleichen der verstärkten Spannung mit einer zweiten vorgewählten Signalspannung, die größer ist, als der erste vorgewählte Schwellen-

209886/0718

wert, und zur Erzeugung eines Zeichenerkennungssignals, das der bestimmten, angezeigten Maske entsprechende Zeichen angibt. . ,

6. Anordnung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeanordnung einen mit jedem Maskensatz zusammenarbeitenden Spitz-enverstärker aufweist und daß für bestimmte Zeichengruppen nur ausgewählte Gruppen von Spitzenverstärkern aktiviert werden.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine ' auf das gespeicherte Ausgangs signal ansprechende Anordnung zur Erzeugung eines "Zeichen vorhanden"-Signals.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite vorgewählte Spannungssignal mittels eines Treppengenerators erzeugt wird und daß eine Anordnung zur Zählung der Anzahl von abwärts durchlaufenden Spannungsstufen vor Erreichen einer Vergleichsübereinstimmung vorgesehen ist.

9. Anordnung zur Erkennung von digitalisierten Daten, die durch wiederholtes Abtasten und Abfragen der Ausgangssignale einer Vielzahl von Fotozellen erzeugt wurden, wobei eine Spaltenretina von einem Abbild eines Zeichens überlaufen wird, gekenn-

209086/0718

zeichnet durch eine Umsetzanordnung zum Umsetzen eines Serienstroms von Datenbitworten, von denen jedes den Wert eines Zellenausgangssignals darstellt, in einen Satz .von parallelen Datenworten für jede Abtastung, durch einen Speicher zur Aufnahme der Datensignale einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abtastungen in einer Matrix, durch eine Anordnung zur Korrelierung der Signale, um für jede Datenpunktzelle der gespeicherten Abfragen entweder ein Schwarz- oder Weiß-Signal zu erzeugen, durch eine Speicheranordnung für die korrelierten Zellensignale in einer Matrix, durch eine Anordnung zur Zufuhr der gespeicherten korrelierten Signale zu einer Vielzahl von Zeichenmaskensätzen und durch eine Anzeigeanordnung für die Ausgangssignale der Vielzahl von Maskensätzen, um die Marke mit dem größten Ausgangssignal als die dem den gespeicherten Daten entsprechenden Zeichen zugeordnete auszuwählen.

Io. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Retinaabtastung ein Signal aus einer Anzahl von abgefragten Zellenenthält, die größer ist, als die Anzahl der dem Zeichenbild ausgesetzten Zellen, und daß die Speicheranordnung für die korrelierten Daten eine Anordnung zur Speicherung der korrelierter Zellensignale in einer Analysematrix mit Speicherstellen, dern Zahl mindestens so gVoß ist wie die Anzahl der bei der Abtastung gewonnenen Abfragen, eine Analysatoranordnung zur Analyse

209886/0718

-Ho-

der in der Matrix gespeicherten Signale zur Bestimmung der Orte der Zeichenzellen innerhalb der Matrix und eine Verschiebeanorndung zur Verschiebung der das Zeichen enthaltenden Matrixstellen in einen Prirnärspeicher mit einer Anzahl von Stellen, die etwa gleich der Anzahl von Zellen in den Zeichen ist, aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 9 oder lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärspeicher, in den die Zeichendaten verschoben werden, eine Stellenansahl hat, die etwas größer ist als die Anzahl der Zellen in den Zeichendatensignalen, daß der die Signale als nächstes aufnehmende Sekundärspeicher genau die Größe des Zeichens vor Zufuhr zu den Zeichenmasken hat und daß eine Anordnung zur Verschiebung einer Vielzahl von sich überlappender Segmente der im Primärspeicher enthaltenden Datensignale in den Sekundärspeicher vorgesehen ist, wobei die Zeichensignale vor Zufuhr zu den Zeichenmasken versetzt werden, um Fehler infolge geringer vertikaler Fehlausrichtungen . der Z'eichensignale innerhalb der Matrix auszuschalten.

su:wee

209886/071P