DE2300340C2

DE2300340C2 - Verfahren zur Analyse von auf einem Speicher mit Relativbewegung zwischen Speicherfläche und Lese- bzw. Schreibköpfen gespeicherten Informationen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2300340C2
Application number: DE2300340A
Authority: DE
Inventors: Marc Paris Handrich
Original assignee: INSTITUT DE PROGRAMMATIQUE ET DE CYBERNETIQUE LE PLESSIS-ROBINSON HAUTS-DE-SEINE FR
Current assignee: INSTITUT DE PROGRAMMATIQUE ET DE CYBERNETIQUE LE PLESSIS-ROBINSON HAUTS-DE-SEINE FR
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1973-01-04
Publication date: 1982-05-06
Also published as: IT987001B; JPS5623181B2; JPS4880243A; FR2166725A5; US3909793A; CA997063A; GB1422043A; DE2300340A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zur Analyse von Informationen, die vorher auf einem Massespeicher, z. B. einer Magnettrommel, eingespeichert worden sind, der eine bestimmte Zahl von parallelen Spuren aufweist, und die Erfindung betrifft gleichzeitig eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Zeit weist die Auswertung von Massespeichern, wie etwa Magnettrommeln oder -scheiben, die allgemein als Hilfsspeicher von Rechenmaschinen verwandt werden, gewisse Schwierigkeiten, was den Umfang der zu verarbeitenden Informationen betrifft, auf. Diese Schwierigkeiten treten hauptsächlich bei bestimmten besonderen Anwendungen auf, zu denen man etwa eine Kartei oder ein Archiv, die automatische Dokumentation, das Wiedererkennen von Formen. Strukturen. Bildern oder Tönen, die automatische Übersetzung usw. zählen kann. Diese Schwierigkeiten hängen hauptsächlich mit den Schwierigkeiten der technischen Indexanzeige zusammen, die es erlaubt, in einem Speicher oder genauer gesagt in einem Teil eines Speichers, der im folgenden als »Corpus« bezeichnet werden soll, die Stelle von bestimmten charakteristischen Informationen des zu lösenden Problems wieder zu finden.

Die Technik der indexmäßigen Registrierung besteht darin, daß man, nachdem man eine bestimmte Zahl von Schlüsselworten herausgezogen hit. aus diesen ein Wörterbuch bildet, dem jeweils die Liste der Adressen vorausgestellt wird, wo sie in dem Corpus auftreten und die Häufigkeit ihres Auftretens. Diese Registrierung dient folglich nur dazu, eine abschließende Recherche zu verkürzen, indem man von vornherein eine Untersuchung der Teile ausschalten kann, die nicht das oder die Schlüsselworte betreffen, die in der gestellten Frage angesprochen sind.

Unglücklicherweise ist die Wahl der Schlüsselworte ein nicht-einfach zu lösendes Problem. Es wird in der Tal vorausgesetzt, daß man im Voraus weiß, welche Fragen gestellt werden und daß man die Schlüsselworte so wählt, daß sie diese Fragen umfassen. Daraus ergeben sich in bezug auf ihre Verwendung schwerwiegende Beschränkungen. Man sieht indessen, daß dieses Problem nur aufgrund der Unfähigkeit der herkömmlichen Datenverarbeitungsanlagen beruht, in sehr kurzer Zeit das gesamte Auftreten einer beliebigen Information in einem großen Corpus festzustellen und festzuhalten.

Darüber hinaus ist die optimale Auswertung von derartigen Massespeichern r.och dadurch begrenzt, daß die bisher verwandten Datenverarbeitungsanlagen als Verarbeitungsbreite nur die Kapazität einer Reihe von Bits oder höchstens einer Reihe von Zeichen haben. In allen diesen Fällen hat man es also mit einer eindimensionalen Gesamtheit, der Reihe, zu tun, auf die durch ein Zahlenpaar Bezug genommen wird, das die Adresse des Beginns der Reihe bzw. ihre Länge darstellt. Die Verarbeitung einer Gesamtheit von Informationen deren Dimensionszahl größer ist kann

ίο folglich nur mit Hilfe eines Simulationsvorganges verwirklicht werden, der darin besteht, Tafeln oder Volumen mit n-Dimensionen auszubreiten. Eine solche Technik nimmt ersichtlich ungeheuere Ausmaße an, siehe die diesbezüglichen Klagen, und die Arbeitsverfahren erfordern ebensoviel Platz wie Zeit zu ihrer Durchführung. Darüber hinaus werden die Rechenverfahren selbst mehr als komplex.

Die vorliegende Erfindung strebt in erster Linie an, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, indem sie ein Anal>-enverfahren angibt, mit dem direkt zweidimensionale Informationsgesamthe'·.-n verarbeitet werden können. Man wird sogleich erxe:nen, daß diese Dimensionszahl in den meisten Fällen ausreichen dürfte, wobei die Wahrnehmung z. B. eines Reliefs (drei Dimensionen) durch Vergleich von zwei Bildern bzw. Abbilf^!tngen durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise gelöst.
Mit einem solchen Verfahren kann man somit bei einer einzigen Abtastung des Corpus in einfacher Weise auf dem Corpus alle Orte bzw. Stellen der gesuchten Information, z. B. der Abbildung eines Buchstabens des Alphabets, ausmachen. Das Bild dieses Buchstabens findet sich, wenn es überhaupt auf dem Corpus vorhanden ist, in der Tat automatisch im linearen Zustand in einem gegebenen Augenblick in einem der Schieberegister wieder, was weiter unten noch deutlicherwerden wird.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird das Vorhandensein der gesuchten Information auf parallelen Spuren des abspielbaren Speichers markiert, wenn das Ergebnis des Vergleichs positiv ist.

Diese Markierung kann natürlich mit einer Codifizierung verbunden sein, und sie erlaubt es. die bereits analysierten Informationen im folgenden auf einfache Weise wieder in dem Speicher aufzufinden, wobei ihre zeitlichen oder Zeit-Adressen gleichzeitig in einen herkömmlichen Pufferspeicher eingegeben werden können.

Vorzugsweise is* die Gruppierung der Leseköpfe in Abhängigkeit von der gesuchten Information variabel, wobei diese variable Gruppierung direkt bei den Ver. jhieberegistern vorgenommen wird.

Man kann somit die Höhe der Bitgruppe am besten auf die Abmessung des gesuchten Bildei einstellen, wodurch die notwendige Länge der Schieberegister umsomehr verringert werden kann.

Vorzugsweise, ist die Zahl der Vergleichsregister gleich der Zahl der Schieberegister, wobei jedes Vergleichsregister denselben Inhalt aufweist, wodurch die verschiedenen Vergleiche gleichzeitig, d. h. also sehr schnell, durchgeführt werden können.

Eine Analysiervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Patentanspruch 5 gekennzeichnet.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung weist die Analysiervorrichtung eine bestimm-

te Zahl von Einschreibvorrichtungen auf, die parallelen Spuren des Speichers zugeordnet sind, um auf diesen parallelen Spuren das Vorhandensein der gesuchten Information jedes Mal dann zu markieren, wenn das Ergebnis des Vergleichs positiv ist.

Vorzugsweise sind die Einschreibvorrichtungen in bezug auf die Relativbewegung des Speichers vor den Leseköpfen angeordnet damit die Lage des Bildes, das soeben festgestellt wird, markiert werden kann, wobei eine veränderliche Verzögerungsvorrichtung vorgesehen ist, um die Zeit-Differenz, die von der Abmessung des gesuchten Bildes abhängt, wieder auszugleichen.

Mit dieser Anordnung braucht man nicht eine Umdrehung abzuwarten, um die Markierung des abgetasteten Corpus durchzuführen, wodurch sich noch die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine erhöht.

Vorzugsweise ist jedem Ergebnisregister ein Pufferspeicher zugeordnet, in den die Zeit-Adresse des festgestellten Bildes eingegeben wird, wenn das Ergebnis des Vergleichs positiv ist. so daß man dieses Bild in einem späteren Stadium leicht wieder auffinden kann.

Jedem Ergebnisregister ist darüber hinaus ein Ergebniszähler zugeordnet, der dazu dient, die Zahl der positiven Antworten im Verlauf einer Abtastung des Corpus zu registrieren, wobei die Gesamtheit der Inhalte dieser Teilzähler in einem Gesamtzähler aufaddiert wird.

Die einzige in einem solchen Gesamtzähler enthaltene Antwort bzw. Angabe kann leicht eingespeichert werden und genügt in zahlreichen Fällen, um ein Bild mit ausreichender Genauigkeit für die Unterscheidung von anderen Bildern zu charakterisieren.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, die in dem besonderen Fall anwendbar ist. in dem die linearisierte Angabe des gesuchten Bildes länger als das Fassungsvermögen jedes Schiebe- oder Vergleichsregisters ist. umfaßt die Analysiervorrichtung zwei bestimmte Felder von gleichzeitig arbeitenden Lseköpfen. d. h. von direkten Leseköpfen und Vergleichssteuerleseköpfen. wobei das erste Feld von Leseköpfen dazu verwandt wird, im Verlauf der ersten Abtastung des Corpus den Teil des gesuchten Bildes festzuhalten, der der maximalen Aufnahmefähigkeit der Schieberegister entspricht, während das zweite Feld von Leseköpfen dazu verwandt wird, gleichzeitig auf parallelen Ergebnisspuren einen Code aufzuzeichnen, der die Stelle des Corpus angibt, an dem die Untersuchung abgebrochen wurde, so daß bei der nachfolgenden Abtastung des Corpus das zweite Feld von Leseköpfen eine Vergleichssteuerfunktion für das erste Feld von Leseköpfen ausführen kann, die sodann den folgenden Teil des gesuchten Bildes aufnimmt, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um dieses Verfahren solange zu wiederholen, bis das gesuchte Bild vollständig abgefastet bzw. verglichen ist

Es ist leicht einzusehen, daß man mit einer solchen Anordnung absolut nicht durch die Kapazität der Register beschränkt ist und man kann folglich auf einem gegebenen Corpus beliebig große Bilder abtasten, indem man in dieser Weise in aufeinanderfolgenden Abschnitten vorgeht

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, sind den beiden Feldern von Leseköpfen zwei direkte Vergleichsregister zugeordnet zwischen denen eine logische Operation, z. B. durch ein Nicht-Und-Gatter ausgeführt wird, wobei das Ergebnis dieser Operation in ein den Einschreibvorrichtungen zugeordnetes Ergebnisregister derart eingespeist wird, daß sein Inhalt im gleichen Maße auf parallelen Spuren des Speichers aufgezeichnet wird.

Mit dieser Anordnung kann man direkt, d. h. Bit für Bit zwei große Corpus miteinander vergleichen, die auf parallelen Spuren des abspielbaren Speichers aufgezeichnet sind und von denen jeder mehrere Millionen Bits aufweist Im Falle eines Nicht-Und-Gatters erhält man ein echtes Differenzbild, was besonders interessant (0 für die Komprimierung bzw. Zusammenfassung von Bildern, insbesondere von Fernsehbildern, ist.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 bis 9 schematische Darstellungen oder Diagramme, in denen das erfindungsgemäße Analysenverfahren dargestellt ist,

Fig. 10 ein Übersichtsschema eines Ausführungsbeispieis einer gemäü der Erfindung ausgebildeten Änalysevorrichtung,

Fig. 11 ein Übersichtsschema einer abgewandelten Ausführungsform dieser Vorrichtung, und

Fi g. 12 ein Übersichtsschema einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Um das erfindungsgemäße Analysenverfahren genau erläutern zu können, ist es notwendig, zuvor bestimmte Fachausdrücke zu erläutern, die im folgenden häufig verwandt werden.

a) Corpus

Mit »Corpus« ist die abzutastende Bit-Fläche auf dem abspielbaren Massespeicher bezeichnet, der z. B. aus einer Magnettrommel oder auch aus einem Stapel von Platten mit feststehenden Köpfen bestehen kann.

Der Corpus, der allgemein durch einen Teil der Oberfläche des Speichers dargestellt wird, wird durch eine räumliche Achse S, senkrecht zu den Spuren des Speichers, und durch eine zeitliche Achse Tin Richtung dieser Spuren definiert. Im Falle einer Magnettrommel wird z. B. die räumliche Achse 5 durch eine Erzeugende des Zylinders, der die Trommel bildet gebildet und auf dieser Achse sind Feststellvorrichtungen für die Grundinformation, d. h.die Leseköpfe angeordnet

Man kann somit von einem Corpus (S · T) sprechen, wobei 5 die Zahl der räumlichen Abtaststellen ist die der Zahl der Leseköpfe entspricht und worin Tdie Zahl der zeitlichen Abtaststellen ist, d. h. die Zahl der Bits, die auf einer der Spuren des Corpus liegen.

b) Bitgruppe

Die »Bitgruppe« ist eine Folge von benauibarten

räumlichen Stellen des Corpus. Sie wird definiert durch ihre Länge n, die genau der Zahl der benachbarten räumlichen Stellen entspricht die die Bitgnippe bilden.

Man kann somit von einer Bitgnippe (n) sprechen.

Eine solche Bitgnippe ist in F i g. 1 dargestellt aus der man gleichfalls ersehen kann, daß die Lage der Bitgruppe durch die räumliche und zeitliche Lage ihres Ursprung: s, m bestimmt wird.

c) Fenster

Das »Fenster« ist die Oberfläche, die auf dem Corpus

durch die f zeitlich aufeinanderfolgenden Stellen einer Bitgruppe der Länge π erzeugt wird. Man kann somit von einem Fenster (n, t) sprechen, wobei ein solches Fenster beispielsweise in F i g. 2 dargestellt ist

Es ist übrigens ersichtlich, daß die erste Stelle der

erzeugenden Bitgfuppe, etwa (s, rii) gleichfalls die Lage des Fensters angibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, die Feststellvorrichtungen, oder Leseköpfe, die entlang der räumlichen Achse angeordnet sind, derart zu gruppieren, daß alle möglichen räumlichen Stellen einer Bitgruppe gegebener Länge wiedergegeben werden. Zu diesem Zweck und zur Ausbildung einer Bitgruppe der Länge n_t wird jeder der Leseköpfe mit den η — I folgenden Leseköpfen in Gruppen zusammengefaßt, mit Ausnahme der η — t letzten Leseköpfe, für die eine solche Gruppierung nicht nützlich ist.

Ein Beispiel einer solchen Gruppierung ist in Fig. 3 für acht Leseköpfe A. D ... C. H und mit π = 5 dargestellt. Es handelt sich somit um acht Leseköpfe, die zu fünf gruppiert sind.

Hieraus wird ersichtlich, daß man mit dieser Gruppierung auf ein und derselben räumlichen Achse alle möglichen räumlichen Stellen einer Bitgruppe der Lange ti = 3 feststellen kann.

Gemäß der Erfindung werden die durch jede Gruppierung festgestellten Informationen, d. h. der Inhalt einer Stelle einer Bitgruppe, auf die Eingangsstellen eines Schieberegisters gegeben, das jeder Gruppierung zugeordnet ist.

Der Corpus ist auf einer Fläche angeordnet, und das Schieberegister ist mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Speichers synchronisiert, d. h. daß es die Verschiebung aller Informationen bewirkt, die es in «-Stellen enthält. Die an den Stellen I bis η enthaltenen informationen gelangen folglich an die Stellen η + 1 bis 2/7, wenn sich die Fläche des Speichers von der zeitlichen Stellung 1 in die zeitliche Stellung 2 bewegt, usw.

Daraus geht hervor, daß. wenn die Schieberegister, die den Gruppen aus Leseköpfen zugeordnet sind, eine Länge L = π χ t haben, eine solche Vorrichtung die Linearisierung aller möglichen Stellen auf dem Corpus eines Fensters der Größe π χ t ermöglicht.

Um das erfindungsgemäße Analysierungsverfahren besser zu demonstrieren, soll es im folgenden anhand eines praktischen Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Es soll ein Corpus (26, 15) d. h. ein Corpus bei dem 5" = 26 und T = 15 ist, betrachtet werden, und es soll angenommen werden, daß in dem Corpus alle Bilder eines Buchstaben A aufgefunden werden sollen, dessen Ausgestaltung in Form von Bits die in Fig.4 gezeigte Gestalt aufweist Weiterhin soll angenommen werden, daß der Corpus die in F i g. 5 gezeigte Form aufweist und zwei Buchstaben A auf seiner Fläche enthält.

Wenn die Leseköpfe zu 5 gruppiert sind, wie es in Fig.3 dargestellt ist. so ist ersichtlich, daß die Schieberegister theoretisch eine Länge von 5 χ 4 = 20 Stellen aufweisen müssen, damit das Vorhandensein der Bilder des Buchstabens A ausgemacht bzw. festgestellt werden kann.

Da jedoch die Buchstaben A nur eine Breite von 3 (n = 3) aufweisen, kann man sich folglich mit einer Gruppierung der Leseköpfe zu dreien begnügen. Diese Gruppierung zn dreien kann ohne weiteres sogleich direkt an den Schieberegistern vorgenommen werden, dies umsomehr. als eine solche Ausführung vom technologischen Standpunkt absolut keine Schwierigkeit dargestellt Es genügt in der Tat allein drei Stellen des Registers zu verschieben, wohlgemerkt unter der Bedingung, daß die Informationen y geeignet angeordnet sind. Es ist selbstverständlich, daß die Verschiebekonstante d, d. h. die Zahl der verschobenen Stellen, zwangsläufig kleiner oder gleich der Zahl der gruppierten Feststellvorrichtung ist, die bei dem beschriebenen Beispiel gleich 5 ist

Die Länge jedes Schieberegisters ist somit: L = η + dx (I — I), woraus sich L = 5 + 3x3 = l4 ergibt.

Daraus wird ersichtlich, daß man mit Hilfe dieser Vorrichtung leicht eine variable Gruppierung der

in Leseköpfe in Abhängigkeit von der Abmessung der zu recherchierenden Bilder verwirklichen kann, so daß man auf diese Weise die notwendige Länge der Schieberegister beträchtlich verringern kann.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

rs Zur Anfangszeit t = 0, liest die Gesamtheit der Leseköpfe alle zeitlichen Stellen 1 ab. Die erste Gruppierung gibt die Informationen auf das erste Schieberegister RDu die zweite Gruppierung auf das Schieberegister RD2 usw. bis zur vierundzwanzigsten Gruppierung, die die informationen auf das Schieberegister RDu gibt. Insgesamt sind somit 24 Schieberegister erforderlich, was 26 Köpfen gruppiert zu dreien (S - d + I = 24) entspricht.

Jede Lage des Corpus kann durch die Angabe der räumlichen Stelle, gefolgt von der Zahl der zeitlichen Stelle angegeben werden, wobei der Inhalt dieser 24 Register zum Zeitpunkt t = 0, dem in Fig.6 dargestellten Inhalt entspricht. Im Zeitpunkt / = 1 liest die Gesamtheit der Köpfe alle zeitlichen Stellen 2 ab und gibt die Informationen auf die Eingangsstellen der Register, nachdem ihr Inhalt um 3 Stellen verschoben worden ist. Der Inhalt der 24 Register entspricht sodann dem in der F i g. 7 dargestellten Inhalt

Es ist ersichtlich, daß in derselben Weise zum Zeitpunkt t = 3 der Inhalt der 24 Register dem in F i g. 8 dargestellten Inhalt entspricht.

Es genügt somit, daß in jedem Augenblick die /x d= 12 letzten Stellen der 24 Register mit dem Inhalt eines festen Registers verglichen werden, daß das

•to linearisierte Bild des gesuchten Buchstabens A enthält, um feststellen zu können, ob ein A unabhängig davor wo ein solches Fenster mit den Abmessungen 3 χ 4 in dem betrachteten Corpus liegt, vorhanden oder nicht vorhanden ist. Die Ausbildung des Inhalts dieses festen Registers, des sog. Vergleichsregisters, ist klar aus Fig.9 ersichtlich. Seine minimale Länge ist ersichtlich gleich /x d = 12.

Bei dem beschriebenen Beispiel enthält somit das Register RCh im Augenblick r = 3 das linearisierte Bild eines A. Das gleiche folgt für das Register RD* zum Zeitpunkt t = 8.

Um die Vergleiche mit ausreichender Schnelligkeit durchführen zu können, ist es notwendig, soviele Vsrgleichsregister vorzusehen, wie Schieberegister vorhanden sind, wobei alle diese Vergleichsregister selbstverständlich denselben Inhalt besitzen. Man kann auf diese Weise alle Vergleiche gleichzeitig, d. h. äußerst schnell, durchführen.

Daraus ist ersichtlich, daß man mit einer derart ausgestalteten Vorrichtung bei einer einzigen Abtastung des Corpus das Vorhandensein aller Bilder mit dem Merkmal A feststellen kann, wo auch immer diese Bilder angeordnet sind.

Im folgenden soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Analyseverfahren beschrieben werden, wobei insbesondere Bezug auf die Fig. 10 genommen wird, die ein Obersichtsschema einer solchen Vorrichtung zeigt

Die dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Massespeichef, der hier durch eine Magnettrommel Tgebildet wird. Auf einem Teil dieser Trommel und entlang einer Erzeugenden, d. h. entlang der räumlichen Achse, ist eine bestimmte Zahl von Leseköpfen Li ... L, ... L_p i angeordnet. Alle diese Leseköpfe sind in der Art zu Gruppen zusammengefaßt, wie es bereits beschrieben wurde, und jede Gruppierung ist mit einem Verschieberegister RD\... RDi... RDpverbunden.Selbstverständlich kann die Gruppierung der Leseköpfe, wie bereits (o oben ausgeführt wurde, direkt an den Schieberegistern Vorgenommen werden, wodurch diese Gruppierung in Abhängigkeit von den Abmessungen des zu suchenden Bildes in dem auf der Fläche der Trommel T angebrachten Corpus sehr leicht abgeändert werden kann. Die Vorrichtung umfaßt folglich ebensoviele Schieberegister wie Leseköpfe, und die maximale Fläche des zu untersuchenden Fensters des Corpus wird durch die Länge dieser Register bestimmt.

Jedem Schieberegister RD,

ein

Waskenregister RM₁, ein Vergleichsregister RC, und ein Ergebnisregister RR, zugeordnet. Jedem Ergebnisregi-•ter ist überdies ein Ergebniszähler CR, und ein Puffer •ür die zeitlichen Adressen TAT, zugeordnet. Die Gesamtheit, die durch die 4 Register RD_h RM₁, RC₁ und RR* den Zähler CR,und den Puffer TAT,gebildet wird. bildet eine Grunddatenverarbeitungsanlage PE, der Analysevorrichiung.

Die Teilzähler CR,... CR₁... CR_P der verschiedenen Crunddatenverarbeitungsvorrichtungen sind mit einem einzigen Gesamtzähler CT verbunden, während die Puffer der zeitlichen Adressen TAT, ... TAT,... TAT_P mit der Magnettrommel Tuber einen herkömmlichen Befehlszähler Cgekoppelt sind.

Auf einem anderen Teil der Trommel T sind (Einschreibvorrichtungen, oder Schreibköpfe, E\... E₁... Ep angeordnet. Diese Einschreibvorrichtungen sind in fcezug auf die Drehrichtung der Trommel nach vorwärts ♦ersetzt. Der Grund hierfür wird noch weiter unten deutlich werden. Die Einschreibvorrichtungen sind weiterhin jeweils mit Ergebniszählern CR\ ... CR,... CRp der Grunddatenverarbeitungseinheiten über eine Verzögerungsvorrichtung R verbunden, der ggf. eine Codifiziervorrichtung COD zugeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt gleichfalls •inen Decoder für Anweisungen DI, in der Art einer lentralen Steuerdatenverarbeitungseinrichtung, deren Funktion darin besteht, die Anweisungen zu lesen und den Anweisungen entsprechende Schaltungen herzu-Itellen. Die Vorrichtung umfaßt darüber hinaus Eingangs- und Ausgangspuffer, die nicht in den Figuren dargestellt sind. Diese Pufferspeicher dienen zwei Zwecken. Einerseits sind sie notwendig, um die Verbindungen zwischen zwei Vorrichtungen herzustellen, deren Arbeitsgeschwindigkeiten nicht gleich sind, wie etwa Fernsehkameras, verschiedenen Digitalumwandlern, Magnetbändern, usw. Andererseits bilden sie unerläßliche Hilfsvorrichtungen für die bei der Weiterleitung nach der Auswahl auftretenden Schwierigkeiten, d. h. für das Sammeln von verschiedenartigen Bruchteilen oder im Gegenteil zum Einsetzen von gegebenen Bruchteilen in eine Gesamtmenge von Informationen.

Die oben beschriebene Analysevorrichtung arbeitet wie folgt:

Die während der Drehung der Magnettrommel T von jeder Gruppierung von Leseköpfen abgetasteten Informationen werden im selben MaSe auf die Eingangsstellen des entsprechenden Schieberegisters RD, gegeben, und der Inhalt dieses Registers wird in jedem Augenblick, d. h. für jede zeitliche Stelle des abgetasteten Corpus, mit dem Inhalt des zugeordneten Vergleichsregisters RC₁ verglichen. Es sind ebensoviele Vergleichsregister wie Schieberegister vorhanden, wobei jedoch die Vergleichsregister ersichtlich alle dieselbe Information, d. h. den lineafisierten Inhalt des gesuchten Bildes, tragen.

Die Vergleiche werden gegebenenfalls über Maskenbzw. Abdeckregister RM\... RM,... RM_P durchgeführt, die gleichfalls alle dieselbe Information aufweisen, und die entsprechenden Ergebnisse werden in zugeordnete Ergebnisregister RR,... RR₁... RR_P eingerückt.

Wenn das Ergebnis des Vergleichs positiv ist, werden drei Operationen ausgeführt:

1. Die betreffende zeitliche Adresse wird in den zugeordneten Pufferspeicher TAT, der entsprechenden Grunddatenverarbeitungseinrichtung PE₁

CingcrUCKii

2. in dem entsprechenden Zähler CR, wird die Zahl des positiven Ansprechens bei einer Abtastung bzw. Umdrehung gezählt, wobei diese Zahl als Markierungsindex für die oben beschriebenen Adressen dient; und

3. das Vorhandensein der gesuchten Information wird auf parallelen Spuren der Trommel 7"markiert.

Das Markieren der Ergebnisse auf zu dem abgetasteten Corpus parallelen Spuren erfolgt mit Hilfe von Schreibköpfen E₁... E₁... Ep. Diese Schreibköpfe sind in bezug auf die Leseköpfe L, ... L, ... L_p derart nach vorwärts versetzt, daß sie die Lage des Fensters markieren können, das gerade abgelesen wird. Die Zeitdifferenz, die entsprechend den Abmessungen des Fensters veränderlich ist, wird mit Hilfe einer Verzögerungsvorrichtung R ausgeglichen.

Die Markierung, die auf der Trommel angebracht wird, kann aus einem einfachen vorhandenen Bit oder aus einer codierten Darstellung des Inhalts des Vergleichsregisters aufgrund der zugeordneten Codiervorrichtung COD bestehen. Entsprechend der Länge der Codierung kann die Markierung entlang der räumlichen Achse oder entlang der zeitlichen Achse oder auch in entlinearisierter Form angebracht werden.

Wie ersichtlich ist, erhöht sich das Ergebnis jedes Zählers CR, um 1 oder um ein gegebenes Gewicht jedesmal dann, wenn das Ergebnis des Vergleichs in den entsprechenden Grunddatenverarbeitungseinrichtung positiv ist Darüber hinaus wird die Gesamtheit der Inhalte dieser Zähler in jedem Augenblick in dem Gesamtzähler CT zusammengefaßt Die in diesem Zähler enthaltene einzige Aussage kann leicht eingegeben werden und genügt in zahlreichen Fällen, um ein Bild mit ausreichender Genauigkeit zur Unterscheidung von anderen zu charakterisieren. Selbstverständlich kann außerdem anstelle einer einzigen Gesamtzählung eine abgestufte Zählung durchgeführt werden, um besondere Bereiche des Corpus zu kennzeichnen.

Aus dem Vorgehenden geht hervor, daß man mit einer solchen Vorrichtung sehr schnell große Corpusse analysieren kann, woraus folgt, daß derartige Vorrichtungen bei einer großen Zahl von Anwendungen erhebliche Dienste leisten können.

Gemäß einer abgeänderten Ausführungäform, die schematisch in der F i g. 11 dargestellt ist, werden die Leseköpfe in zwei Felder getrennt, die gleichzeitig arbeiten, d. h. in direkte Leseköpfe DD₁... DD₁... DD_P

untf Vergleichssteuerleseköpfe DCQ .. DCC,... DCCp. Die direkten Leseköpfe sintr, wie im Vorhergehenden beschrieben, geschaltet, und sie erstrecken sich über einen ersten Bereich /ι der Trommel in dem sich der abzutastende Corpus befindet. Die VergleichsMeuerleseköpfe erstrecken sich über einen zweiten Bereich Ii der Trommel, und sie wirken als Inhibitoren-Stimulatoren des ersteh Feldes von Leseköpfen. Zu diesem Zweck sind sie mit den Vergleichsregistern RC, der verschiedenen Grunddatenverarbeitungseinrichtungen der Vor- to richtung verbunden. Natürlich umfaßt diese Vorrichtung gleichfalls eine Gruppe von Einschfeibvorrichtungen £Ί ... E₁ ... Ep, die sich über einen dritten Bereich R der Trommel Terstrecken.

Mit c*er so ausgestalteten Vorrichtung kann man die -5 Ergebnisse einer Abtastung beim folgenden Durchgang Verwenden, was insbesondere dann nützlich ist, wenn man in dem Corpus ein Bild festzustellen wünscht, dessen linearisierte Form langer als das Fassungsvermö-

0UlI UtSl ULlllbUUIbgMlbl l/UCl UCI T Cl glCll.1131 CgiatCI 131. ZU In diesem Falle beginnt man damit, daß man mit Hilfe der direWen Leseköpfe DD, die Stellen der η ersten Zeichen des in dem Corpus, der in dem Bereich /ι der Trommel liegt, gesuchten, linearisierten Bildes feststellt, wobei η das maximale Fassungsvermögen der Register ist. Man bringt sodann mit Hilfe des zweiten Feldes von Leseköpfen DCC also in dem Bereich h der Trommel auf parallelen Spuren der Trommel Feinen Ergebniscode, an der dem n-ten Zeichen entsprechenden Stelle, an.

Beim folgenden Durchgarg wird die Vergleichssteutrfunktion durch die sich ergebenden räumlichen Stellen des ersten Durchgangs beeinflußt, so daß man lomit auf die entsprechenden räumlichen Stellen des Corpus einwirkt, die noch für eine direkte Abtastung verblieben sind. Anders ausgedrückt, bei dem zweiten Durchgang lesen die Leseköpfe DCC, die vorher markierten Ergebniscodes und steuern den Vergleichsvorgang im gewollten Augenblick, wobei das erste Feld von Leseköpfen DD, in Abhängigkeit von diesen Markierungen gesperrt oder in Gang gesetzt wird. Bei dem zweiten Durchlauf des Corpus zeigen die Vergleichsregister also die Zeichen η + 1 bis 2n des gesuchten linearisierten Bildes.

Somit ist die Grunddatenverarbeitungseinrichtung PE, nur von dem Augenblick an in Funktion, in dem eine Markierung unter den Vergleichssteuerleseköpfen DCC, durchläuft und der oben beschriebene Vorgang wird solange wiederholt, bis das gesuchte Bild vollständig abgetastet bzw. verglichen ist. Das Vorhandensein dieses Bildes wird sodann mit Hilfe der so Einschreibvorrichtungen E\ ... E,... E_p wie vorher in dem Bereich Ader Trommel festgehalten.

Die Vergleichssteuerleseköpfe, die mit Ergebnisspuren zusammenwirken, steuern das Einrücken der zeitlichen Adresse des Ergebnisses, während die Ergebniszähler die Adresse in den Pufferspeichern bestimmen, wo die nächsten zeitlichen Adressen der Ergebnisse gelagert werden müssen.

Es ist ersichtlich, daß man mit einer Vorrichtung dieser Art in keiner Weise durch das Fassungsvermögen der Register beschränkt ist, und daß man folglich auf einem gegebenen Corpus Bilder beliebiger Größe verarbeiten kann.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 12 dargestellt ist, umfaßt die Vorrichtung überdies eine Zusatzvorrichtung CD, mit der direkt, d.h. Bit für Bit, zwei Oorpusse, die in derselben Anfangslage auf parallelen Spuren des Speichers angeordnet sind, verglichen werden kö-.nen.

Die direkte Vergleichsvorrichtung CD wird im wesentlichen durch drei Register RCD\, RCDi und RRCD mit p-Stellen gebildet. Die p-Stellen des ersten Registers RCDt sind jeweils mit ρ Leseköpfen DDi verbunden, die einem Bereich l> der Trommel zugeordnet sind, auf dem sich ein erster Corpus befindet, während die p-Stellen des zweiten Registers RCDi jeweils mit ρ Leseköpfen DCQ verbunden sind, die dem Bereich I₂ der Trommel zugeordnet sind, auf dem *ΊΛ ein zweiter mit dem ersten zu vergleichender Corpus befindet. Die p-Stellen des Registers RRCD, das als Ergebnisregister bezeichnet wird, sind jeweils mit p-Einschreibvorrichtungen E₁ des Bereiches R der Trommel verbunden.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

In jedem Augenblick übertragen die gesamten Leseköpfe der Bereiche /ι und h der Trommel ihre entlang der laufenden bzw. jeweiligen Erzeugenden tact crtxctaW tt*r\ In^rmnltnnon rat t f *»ti/ei Panic-tor* D/Tl.

und RCDi. Zwischen diesen beiden Registern wird eine logische Operation durchgeführt, z. B. durch Nicht-Und-Gatter, wenn man die Differenz zwischen den beiden Corpussen erhalten will, die in den Bereichen I\ und h der Trommel angeordnet sind. Das Ergebnis dieser logischen Operation wird in das Ergebnisregister RRCD eingespeist, und der Inhalt dieses letzteren Registers wird im gleichem Maße bzw. im gleichen Augenblick auf Einschreibvorrichtungen E₁ gegeben, um diesen in dem Bereich R der Trommel festzuhalten. Man erhält somit in diesem Bereich R der Trommel direkt das Ergebnis des Vergleichs zwischen den beiden Corpussen, von denen jeder mehrere Millionen Bits aufweisen kann. Ein solches Verfahren, das beträchtlich die Analysemöglichkeiten der Vorrichtung erhöht, ist insbesondere auf den Vergleich von Bildern, z. B. von Fernsehbildern, anwendbar, insbesondere um diese zu komprimieren.

Aus dem vorhergehenden geht hervor, daß die erfindungsgemäße Analysevorrichtung in ihren verschiedenen Ausführun^sformen sowohl als periphere Analysiervorrichtung eines Rechners oder einer Datenverarbeitungsanlage als auch als selbständige Abfragestation verwandt werden kann.

Als eine solche periphere Analysiervorrichtung kann eine solche Vorrichtung den analytischen Teil der Operationen zur Verarbeitung der Information übernehmen, während der Rechen- und Syntheseteil Aufgabe eines für diese Arten von Operationen besser geeigneten Rechners bzw. einer Datenverarbeitungsanlage bleibt. Aufgrund ihrer Konzeption ist die periphere Analysiervorrichtung besonders zum Einsatz bei allen Problemen des Obergangs Mensch — Maschine, allen Problemen der Dokumentation usw. geeignet

Eine ganze Reihe von Problemen kann gleichfalls durch die Vorrichtung in selbständiger Arbeitsweise direkt behandelt werden: Direktes Abfragen von rohen Corpussen. wodurch somit Probleme lösbar sind, die bisher unter das Abfragen von Karteien eingeordnet wurden, automatische Dokumentation, Entschlüsselung von visuellen oder hörbaren Bildern, Analyse natürlicher Sprachen usw.

Es dürfte übrigens ersichtlich sein, daß es bei einer großen Zahl von Anwendungen, bei denen man eine bereits, z.B. in Form von Zeichenketten, codierte Information verarbeiten muß, nicht notwendig ist, das Abtastfenster Bit für Bit zu verschieben, sondern daß das Abtastfenster einfach um einen ganzzahligen Wert größer als 1 verschoben werden kann. Unter dieser

Annahme braucht die erfindungsgemäße Vorrichtung nur eine einzige Grunddatenverarbeitirngseinrichtung pro Zeichen zu besitzen, der die Zahl durch die Zahl der Bits der Zeichen teilt.

Es können andere kompliziertere Ausgestaltungen vorgesehen werden, die die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung erheblich steigern. Man könnte z. B. ins Auge fassen, das Vergleichsregister in mehrere Unterregister zu zerteilen, wodurch somit die gleichzeitige Suche nach 50 Kriterien mit 8 bestimmten Bits und ihre Einschreibung an ihrem Platz (oder Codlfizierung) durchgeführt werden kann.

Man könnte gleichfalls vorsehen, in jedes Register ein geeignetes Suchprogramm einzuschreiben, bei dem aufeinanderfolgend das Vorhandensein von Informationen untersucht und die Suche nach der folgenden Information durch das Vorhandensein der vorhergehenden Information gesteuert wird. In diesem Falle würde das Register ein zyklisch arbeitender Speicher sein. Alle diese Register wurden, obgleich sie zu Beginn mit demselben »Programm« beschickt wären, im Verlaufe

ίο eines Abspielens des Corpus voneinander unabhängig werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 23 OO

1. Verfahren zur Analyse von vorher auf einen Massenspeicher mit Relativbewegung zwischen Speicherfläche und Lese- bzw. Schreibköpfen mit g einer bestimmten Zahl von parallelen Spuren eingespeicherten Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestimmter Teil der Fläche des Speichers, der als »Corpus« bezeichnet wird, und der durch eine räumliche, senkrecht zu den Spuren verlaufende Achse (S) und eine in Richtung dieser Spuren verlaufende zeitliche Achse (T) bestimmt wird, parallel mit Hilfe von auf einer senkrecht zu den Spuren verlaufenden Geraden angeordneten Leseköpfen abgetastet wird, aus i> denen derart Gruppen gebildet sind, daß alle möglichen räumlichen Stellen einer Bitgruppe gegebener Länge, die eine Folge von benachbarten räumlichen Stellen senkrecht zu den Spuren des Corpus umfaßt, wiedergegeben werden, daß die durch jede dieser Gruppen festgestellten Bitgruppen während der Abtastung in Richtung der Zeitachse sequentiell auf ein Schieberegister gegeben werden, das jeweils einer Gruppe zugeordnet ist, und daß der Inhalt dieses Schieberegisters in jedem Augenblick mit dem Inhalt eines Vergleichsregisters verglichen wird, in dem das linearisieris Bild der gesuchten Information gespeichert ist

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein der gesuchten Information auf parallelen Spuren des Speichers markiert w,.d, wenn das Ergebnis des Vergleichs positiv ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grupp'rrung der Leseköpfe in Abhängigkeit von der gesuchten Information veränderlich ist. wobei die variable Gruppierung direkt bei den Schieberegistern vorgenommen werden kann.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Vergleichsregister gleich der Zahl der Schieberegister ist. und daß jedes Vergleichsregister denselben Inhalt aufweist.

5. Analysiervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Massenspeicher mit Relativbewegung zwischen Speicherfläche und Lese- bzw. Schreibköpfen, durch eine auf einer senkrecht zu diesen Spuren verlaufenden Geraden angeordnete Gesamtheit von Leseköpfen (L\ bis L_p). die derart zu Gruppen zusammengefaßt sind, daß olle möglichen räumlichen Stellen, die eine Bitgruppe gegebener Länge auf benachbarten Spuren des Corpus einnehmen kann, wiedergebbar sind, durch eine Gesamtheit von Schieberegistern (RD), von denen jeweils eines einer Gruppierung von Leseköpfen zugeordnet ist und in denen die von den Leseköpfen gelesenen Bitgruppen gesammelt werden, wobei der Inhalt dieser Register automatisch in dem Maße verschoben wird, in dem neue Bitgruppen in diese infolge des Vörbeilaufs der Speicherfläche an den Leseköpfen eingespeist werden, durch eine Gesamtheit von gegebenenfalls maskierten Vergleichsregistern (RC), von denen jeweils eines einem Schieberegister zugeordnet ist und deren Inhalte identisch sind, wobei der Inhalt dem linearisierten Bild der gesuchten Information entspricht, durch eine Gesamtheit von Ergebnisregistern (RR), in denen die Ergebnisse der verschiedenen Vergleiche eingegeben werden, wenn diese Ergebnisse positiv sind, und durch eine Decodiervorrichtung (COD) für die Zahl von positiven Vergleichsergebnissen in Form einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung, deren Funktion es ist, diese Ergebniszahlen zu lesen und davon abhängig entsprechende Schaltkreise aufzubauen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenspeicher (T) ^aus einer Magnettrommel besteht

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet d-"ß eine bestimmte Zahl von Einschreibvorrichtungen (E) vorgesehen ist, die parallelen Spuren des Speichers zugeordnet sind, um auf diesen parallelen Spuren jedesmal dann das Vorhandensein der gesuchten Information aufzuzeichnen, wenn das Ergebnis des Vergleichs positiv ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Einschreibevorrichtungen (E) in bezug auf die Relativbewegung des Speichers vor den Leseköpfen ^angeordnet sind, so daß die Lage des Bildes, das gerade festgestellt wird, markiert werden kann, und daß eine veränderliche Verzögerungsvorrichtung (R) vorgesehen ist, um die zeitliche Differenz, die von der Abmessung des gesuchten Bildes abhängt, auszugleichen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ergebnisregister (RR)ein Pufferspeicher (TA 7? zugeordnet ist. in den die zeitliche Adresse des festgestellten Bildes eingegeben wird, wenn das Ergebnis des Vergleichs positiv ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ergebnisregister ein Ergebniszähler (CR) zugeordnet ist, durch den die Zahl der positiven Übereinstimmungen im Verlaufe der Abtastung des Corpus festgehalten wird, und daß die Gesamthei'. der Inhalte dieser Teilzähler (CR) in einem Gesamtzähler (CT) vereinigt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 insbesondere zur Verwendung für den Fall, bei dem die linearisierte Form des gesuchten Bildes länger als das Fassungsvermögen jedes Schieberegisters oder Vergleichsregisters ist, gekennzeichnet durch zwei bestimmte Felder von gleichzeitig arbeitenden Leseköpfen (DD, DCC). die aus direkten Leseköpfen (DD) und Vergleichssteuerle seköpfen (DCC) gebildet werden, wobei das erste Feld von Leseköpfen (DD) zur Abnahme, bei der ersten Abtastung des Corpus, des Teils des gesuchten Bildes dient, das der maximalen Aufnahmefähigkeit der Schieberegister entspricht, während das zweite Feld von Leseköpfen (DCC) dazu verwandt wird, gleichzeitig auf parallelen Ergebnisspuren einen Code aufzuzeichnen, der die Stelle des Corpus angibt, an dem die Abtastung unterbrochen worden ist, so daß im Verlaufe der folgenden Abtastung des Corpus das zweite Feld Von Leseköpfen (DCC) die Vergleichssteuerfunktion für das erste Feld von Leseköpfen (DD) ausüben kann, das somit den folgenden Teil des gesuchten Bildes abnimmt, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um den Vorgang so lange zu wiederholen, bis das gesuchte Bild vollständig abgetastet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Feldern von Leseköpfen (DD, DCC) entsprechend zwei direkte Vergleichsregister (RC) zugeordnet sind, zwischen denen eine logische Operation ausgeführt wird, wobei das Ergebnis dieser Operation auf ein Ergebnisregister (RR) gegeben wird, dem Einschreibvorrichtungen zugeordnet sind, so daß der Inhalt des Ergebnisregisters in demselben Maße, wie das Ergebnis auf das Ergebnisregister gegeben wird, auf parallelen Spuren des Speichers eingespeichert wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Operation durch ein UND-Glied durchgeführt wird.