DE2262873B2

DE2262873B2 - Schaltungsanordnung zur ermittlung der klassenzugehoerigkeit von zeichen

Info

Publication number: DE2262873B2
Application number: DE19722262873
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing.; Kochen Wilfried; 7750 Konstanz Wiedemeyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1977-04-07
Also published as: DE2262873A1

Description

X,

für alle Zeichenklassen Fgleichzeitig berechenbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind
f) ein mit parallelen Eingängen an die Teilsummierwerke (90) angeschlossenes Pufferregister (11), welches nur einen Ausgang aufweist, die Summenwerte teilparallel übernimmt, jedoch seriell ausgibt,

g) ein an einen Speicher (13) für im Adaptionsprozeß berechnete Klassenspezifische Summanden (Cf) und an das Pufferregister (11) angeschlossener Einbit-Volladdierer (12), welcher die genannten Summanden nacheinander zu den Summenwerten für die Zeichenklassen addiert, und

h) ein an den Ausgang des Einbit-Volladdierers (12) sowie an einen weiteren Speicher (15) für klassenspezifische Faktoren (Bf) angeschlossenes Multiplizierwek (14), welches als Ergebnis von Multiplikationen der vorher erhaltenen Summen mit den Faktoren (Br) die Schätzwerte (Of) ausgibt.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Zeichenerkennungsmaschine zur Ermittlung von Bestimmungswerten (»Schätzwerten«) für die Wahrscheiiilichkeiten, mit denen ein gelesenes Zeichen einer bestimmen Zeichenart (»Zeichenklasse«) angehört, unter Verwendung von in einem Adaptionsprozeß anhand von Musterzeichen ermittelten Klcssifikatordaten, in erster Linie Zeic^hpnmerkmale mit deren Gewichten (Koeffizienten a,F einer Koeffizientenmatrix).

Eine Methode, nach der Klassifikatordaten der in Rede stehenden Art zu ermitteln sind, ist beschrieben in ίο »Elektronische Rechenanlagen« 11 (1969) Heft 1, Seiten 21-23.

Danach läßt sich ein bei der Abtastung eines Zeichens erhaltenes quantisiertes Zeichenbild durch einen Merkmalsvektor V beschreiben. Jede Komponente v, dieses Vektors repräsentiert ein Bildelement (Zeichenmerkmal}, wobei v, nur den Wert O (Δ nein) oder 1 (Δ ja) annehmen kann.

Die Ermittlung der Klassenzugehörigkeit stellt

mathematisch gesehen eine Transformation dieses Vektors Kin einen Vektor D dar, wobei D die Aussage über die Klassenzugehörigkeit von V enthält und als Schau vektor bezeichnet wird. Für den Vektor D gilt die Darstellung D = (d_u d₂, <4 ... dp - d_K)- Hierin ist jede Komponente ^(Schätzwert) einer Zeichenklasse Fvon insgesamt K Zeichenklassen zugeordnet

Mathematisch läßt sich eine Schätzfunktion dF(V) für jede Zeichenklasse F durch einen Potenzreihenansatz approximieren:

d_F =

+ a_{ , r, · · ■ +α,, i\ · ■ ■ + a„_f · r„

+ «Miifi. · V + a_mFv,,-V₁ + ··· (1)

+ Terme höheren Grades.

Mit Einführung eines Eigenschaftsvektors X dessen Komponenten Zeichenmerkmale v,und Produkte v, · V₁ sind, ist die Nichtlinearität der Schätzfunktion dF (V) vollständig in die Funktion X (V) verlegbar. Die Schätz unktion d_F(V)kann dann auch in der Form geschrieben werden.

Werden die Koeffizientenvektoren Ai- aller Zeichenklasser zu einer Koeffizientenmatrix A zusammengefaßt se erhält man für den Schätzvektor D folgende Funktion:

= A- X(V).

(2)

Die Komponenten dieser Koeffizientenmatrix A werden unter Vorgabe von Zeichen, deren Bedeutung bekannt ist, in einem gesonderten Adaptionsprozeß

ys berechnet, und zwar unter Beschränkung auf nur einen Teil der in Frage kommenden Glieder.

Es kann beispielsweise für eine Erkennungs-SchaltungsarOrdnung der später zu beschreibenden Art davon ausgegangen werden, daß zur Ermittlung des Schätz\ektors eines in Rasterelemente aufgelösten Zeichers 512 Glieder benutzt werden. Damit erhält die Gleichung dF(X)d\e Form

511
ι = I

Eine Normierung der Koeffizienten a,F auf den

Zahlenbereich von -1 bis +1 bringt einen Normierungsfaktor Bf in die Beziehung Of(X) :

511
i- 1

(3)

10

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltungsanordnung, die es erlauben soll, die Berechnung von Schätzwerten durch Rechenabläufe der im Vorstehenden angegebenen Art mit großer Geschwindigkeit durchzuführen, um eine möglichst hohe zeitliche ι s Durchlaufrate nacheinender zu lesender Zeichen zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß sind in einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art in Kombination vorgesehen,

a) eine Speicheranordnung mit zwei SpeicherteiJen mit jeweils wahlfreiem Zugriff, in die ein in schwarzen und weißen Bildelementen entsprechenden Bits aufgelöstes Zeichen gleichzeitig einschreibbar ist.

b) ein an die Speicheranordnung angeschlossener Adressenspeicher, welcher die Adressen der im Adaptionsprozeß angesetzten, miteinander zu verknüpfenden Bildelemente enthält,

c) eine UND-Verknüpfungsschaltung zur Bildung von Verknüpfungswerten X₁ durch die Adressen auswählbarer Bits v_k Vj,

d) ein Speicher, welcher die Koeffizienten a,/· der Koeffizientenmatrix enthält,

e) einandieUND-Verknüpfungsschaltungundanden Speicher angeschlossenes Rechenwerk mit parallel arbeitenden Teilsummierwerken, in denen Summenwerte

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für alle Zeichenklassen Fgleichzeitig berechenbar sind. _4S

Vorzugsweise sind weiterhin vorgesehen

f) ein mit parallelen Eingängen an die Teilsummierwerke angeschlossenes Pufferregister, welches nur einen Ausgang aufweist, die Summenwerte teilparallel überr immt, jedoch seriell ausgibt,

g) ein an einen Speicher für im Adaptionsprozeß berechnete klassenspezifische Summanden C_r und an das Pufferregisler angeschlossener Einbit-Volladdierer, welcher die genannten Summanden nacheinander zu den Summenwerten für die Zeichenklassen addiert, und

h) ein an den Ausgang des Einbit-Volladdierers sowie an einen weiteren Speicher für klassenspezifische Faktoren Bf angeschlossenes Multiplizierwerk, welches als Ergebnis von Multiplikationen der vorher erhaltenen Summen mit den Faktoren Bf die Schätzwerte ^ausgibt.

Anhand der F i g. 1 und 2 wird eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung im folgenden noch näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Anordnung zur Schätzwertberechnung und

F i g. 2 ein Summierwerk dieser Anordnung.

In Fig. 1 ist 1 ein aus einem Schieberegister bestehender Bildspeicher und 2 ein Adressenspeicher einer nicht näher dargestellten Zeichenerkennungsmaschine. 3 zeigt einen Einspeicher-Adressenzähler. Der Adressenspeicher 2 ist mit anhand von Stichproben in einem Adaptionsprozeß berechneten Verknüpfungsanweisungen zu gleichen Teilen 21,22 (doppelt) geladen.

Mit 4 und 5 sind Speicher mit wahlfreiem Zugriff bezeichnet. Beide Speicher 4,5 sind gemeinsam an den Bildspeicher 1 angeschlossen und außerdem über je em Adressenregister 6 und 7 über Multiplexer 61 und 71 mit dem Adressenspeicher 2 und dem Einspeicher-Adressenzähler 3 verbunden. Beide Speicher 4 und 5 haben außerdem je eine Verbindung zu einer konjunktiven Verknüpfungsschaltung 8. An diese Verknüpfungsschaltung 8 ist ein Summierwerk 9 angeschlossen, das eine der Anzahl der vorhandenen Zeichenklassen entsprechende Zahl von Einzelsummierwerken in sich vereinigt (F ig. 2), welche aus beispielsweise 16 6stelligen Multiplexern 90, ebensoviel 6stelligen Eingangsregistern 91, 12steJJigen Binäraddierern 92 und 12stelligen Ergebnisregistern 93 bestehen.

10 ist ein an das Summierwerk 9 angeschlossener Koeffizientenspeicher, der mit anhand von Stichproben im Adaptionsprozeß berechneten merkmals- und klassenspezifischen Koeffizienten a,T geladen ist. Im weiteren ist 11 ein zwischen das Summierwerk 9 und einen Einoit-Volladdierer 12 geschaltetes Pufferregister. An den Einbit-Volladdierer 12, der mit einem Summenspeicher 13 verbunden ist, schließt sich ein mit einem Faktorspeicher 15 verbündendes Multiplizierwerk 14 an.

Die in Klammern gesetzten Ziffern an den Leitungen der Figuren 1 und 2 geben die Anzahl der Adern an, aus denen die betreffende Verbindung besteht. Masseleitungen sind nicht dargestellt.

Ist nun ein Zeichen abgetastet worden und in den Bildspeicher 1 eingeschrieben und von einem nicht dargestellten Zentrierwerk die zentrierte Lage gemeldet worden, so gibt der Adressenzähler 3 ein 16 Takte umfassendes Einschreibsignal mit der Taktfrequenz des Bildspeichers 1 an die Speicher 4 u. 5. Der Adressen~ähler liefert die Adressen von 0 bis 15 und gibt diese gleichzeitig an die Adressenregister 6,7.

Mit diesen 16 Takten des Adressenzählers 3 werden die Merkmalsdaten aus dem Bildspeicher 1 in die beiden Speicher 4 und 5 gleichzeitig übernommen. Nach diesem Einspeicherzyklus werden die Verknüpfungsanweisungen des Adressenspeichers 2 an die Adressenregister 6, 7 geschaltet. Da beide Speicher 4, 5 wahlfreien Zugriff haben, ist jede Speicherstelle adressierbar. Mit je acht Adressenbits der Adressenregister 6, 7 werden die Speicher 4 und 5 adressiert, so daß an den Ausgang des einen Speichers (v,) durchgeschaltet wird das in der Verknüpfungsschaltung 8 mit einem Bit (vj vom Ausgang des anderen Speichers zu einer Merkmalsverknüpfung x, verknüpft wird.

Die Merkmalsverknüpfungen x, werden dem Summierwerk 9 zugeführt, um hier in einer der Anzahl der zu erkennenden Zeichenklassen entsprechenden Zahl von parallel arbeitenden Summierwerken (z. B. 16) eine Akkumulation der Koeffizienten a,y des Koeffizientenspeichers 10 zu steuern. Am Ausgang des Summierwerkes 9 erscheinen die Summenwerte SUf- Um das Summierwerk für die Berechnung eines nachfolgenden Zeichenmusters wieder bereitzustellen, werden die Summenwerte aus dem Akkumulatorregister teilparallel in ein Pufferregister 11 übergeben,

Anschließend werden im Adaptionsprozeß berechnete und im Speicher 13 gespeicherte Summanden Cf in einem 1-Bit-Volladdierer 12 zu den SUf- Werten addiert.

Schließlich werden die erhaltenen Summenwerte (SUf + Cf) noch in einem Multiplizierwerk 14 mit gleichfalls im Adaptionsprozeß berechneten, im Speicher 15 gespeicherten Faktoren Bf multipliziert. Diese Multiplikation wird nach einem an sich bekannten Verfahren der wiederholten, stellenverschobenen Addition des einen Faktors, gesteuert durch den anderen Faktor, durchgeführt. Die dp Werte für die einzelnen Zeichenklassen F werden nacheinander in nur einem Multiplizierwerk 14 berechnet

In den F i g. 1 und 2 sind an den Multiplexern 61 und 71 sowie am Summierwerk 9, dem Einbitvolladdierer 12 und dem Multiplizierwerk 14 offene, mit den Buchstaben a und b bezeichnete Eingänge dargestellt. An all diese Eingänge lassen sich andere Adressenspeicher 2 bzw. Koeffizientenspeicher 10, Summandenspeicher 13 und Faktorenspeicher 15 anschließen, die mit anderen Zeichenarten angehörenden spezifischen Werten geladen sein können.

Durch Anlegen eines Umschaltsignals U an die Multiplexer 61,71 und 90 sowie an den Einbitvolladdierer 12 und das Multiplizierwerk 14 ist es möglich, mit der beschriebenen Anordnung auch die Klassenzugehörigkeit von Zeichen einer zweiten Zeichenart oder weiterer solcher zu ermitteln, wenn es sich um die Ermittlung der Klassenzugehörigkeit von Schriftzeichen handelt. Solch ein Umschaltsignal U kann durch einen Handumschalter oder auch durch eine auf der Lesezeile eines Zeichenträgers angebrachte Markierung, zu deren Erekennung die Erkennungseinrichtung ausgerüstet sein muß, erzeugt werden.

Am Ausgang des Multiplizierwerkes 14 werden die Schätzwerte dp erhalten, deren Größen in einem nicht dargestellten Diskriminator ausgewertet werden und eine eindeutige Aussage über die Klassenzugehörigkeit des im Speicher 1 eingeschriebenen Zeichens liefern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine Zeichenerkennungsmaschine zur Ermittlung von Bestimmungswerten (»Schätzwerten«) für die Wahrscheinlichkeiten, mit denen ein gelesenes Zeichen einer bestimmten Zeichenart (»Zeichenklasse«) angehört, unter Verwendung von in einem Adaptionsprozeß anhand von Musterzeichen ermittelten Klassifikatordaten, in erster Linie Zeichenmerkmalen mit deren Gewichten (Koeffizienten a,_F einer Koeffizientenmatrix), dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination vorgesehen sind

a) eine Speicheranordnung (4, 5) mit zwei Speicherteilen (4 bzw. 5) mit jeweils wahlfreiem Zugriff, in die ein in schwarzen und weißen Bildeleinenten entsprechenden Bits aufgelöstes Zeichen gleichzeitig einschreibbar ist,

b) ein an die Speicheranordnung (4,5) angschlossener Adressenspeicher (21, 22), welcher die Adressen der im AdaptionsprozeB angesetzten, miteinander zu verknüpfenden Bildelemente enthält,

c) eine UND-Verknüpfungsschaltung (8) zur Bildung von Verknüpfungswerten (X) durch die Adressen auswählbarer Bits (v„ v),

d) ein Speicher (10), welcher die Koeffizienten a,r der Koeffizientenmatrix enthält,

e) ein an die UN D-Verknüpfungsschaltung (8) und an den Speicher (10) angeschlossenes Rechenwerk (9) mit parallel arbeitenden Teilsummierwerken (90), in denen Summeriwerte