DE2307005A1 - Vorrichtung zum maschinellen lesen bzw. erkennen von zeichen, z. b. buchstaben - Google Patents

Description

8 MÜNCHEN 25 · LI POWSKYSTR. IO 2307005

ASAHI KOGAKU. KOGYO K.K. y-as-129

MK

13. Februar 1973

Vorrichtung zum maschinellen Lesen bzw. Erkennen von Zeichen, z.B. Buchstaben

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen Lesen bzw. Erkennen von zweidimensionalen Zeichen, Buchstaben, Zahlen, Satzzeichen, Aussprachezeichen oder anderen grafischen Symbolen unter Verwendung kohärenten Lichtes. Es sind schon zwei Verfahren zur Identifizierung bzw. zum Lesen von Zeichen, insbesondere Buchstaben vorgeschlagen worden, nämlich das sogenannte OCR-Verfahren (Optical Character Reader = optischer Zeichenleser) und das sogenannte Lichtfilterverfahren. Bei diesen beiden Verfahren sind verschiedene Einzelschritte vorgeschlagen worden, um charakteristische Besonderheiten eines zweidimensionalen Zeichens oder Musters zu erfassen, zu welchem Zweck eine Reihe verschiedener Beobachtungsparameter betreffend die verschiedenen Muster oder Zeichen eingeführt wurden. Bei dem OCR-Verfahren benötigt man - nur soviel ist hier wichtig - einen aufwendigen Rechner und große Speicher. Besonders groß wird der Aufwand dann beim OCR-Verfahren, wenn man versucht, außer Druckbuchstaben auch eine sogar sehr deutlich geschriebene Handschrift lesen zu können. Der Aufwand beim OCR-Verfahren kommt daher, daß man ein sehr hohes Auflösevermögen der ganzen Anordnung benötigt, um einen brauchbar niedrigen Prozentsatz von fehlerhaften Erkennungen im statistischen Sinn zu haben.

Das OCR-Verfahren ist - in anderen Worten - aufwendig

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und praktisch auf das Lesen von standardisierten Buchstaben, z.B. den Buchstaben einer bestimmten Druckschrift, beschränkt.

Über das bekannte Lichtfilterverfahren muß hier nur ge- . sagt werden, daß seine systembedingte hohe Fehlerräte daher kommt, daß mit diesem Verfahren relativ ähnliche Zeichen, z.B. relativ ähnliche Buchstaben nur ungenügend auseinandergehalteriTund mithin richtig erkannt werden können .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln arbeitet, mithin kostenmäßig günstig und njdit störanfällig ist, die aber trotzdem ein gutes Unterseheidungsvermögen auch relativ ähnlicher zu lesender Zeichen hat. .

Zu diesem Zweck benützt die Erfindung die im folgenden aufgezählten grundsätzlichen Merkmale:

I. Eine Gruppe von zu lesenden Zeichen, z.B. Zahlen oder . Buchstaben werden in eine Vielzahl von Einzelelementen zerlegt, z.B. in Buchstabenelemente, wenn die 'zu lesenden Zeichen Buchstaben sind, und Sätze von optischen Korrelativbildern zwischen irgendeinem Eingangsmuster und den Einzelelementen werden als Gruppe von Beobachtungsparametern verwendet, anstatt die optische Korrelation der Zeichen selbst zu verwenden, um auf diese Weise das Unterscheidungsvermögen bei relativ ähnlichen Zeichen zu verbessern. Dabei wird die Zahl der Einzelelemente jedoch möglichst klein gehalten.

II. Die grundlegenden Elemente eines Zeichens werden durch zugeordnete Filter nach Multiplexart gespeichert. In anderen Worten: Zeichen werden gruppenweise optisch in

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Form von Sätzen aus grundlegenden Zeichenelementen oder Teilmustern gespeichert.

III. Die Einzelspeicher in Form abgestimmter Filter, d.h. Einzelhologramme der Elemente werden in Form eines Gitters oder einer Matritze entsprechend den zugeordneten Zeichenelementen angeordnet. Es ist auch möglich, die Filterabschnitte, d.h. die Hologramme, welche allen Zeichenelementen entsprechen, in mehreren Schichten übereinander an einer gemeinsamen Stelle, z.B. auf der optischen Achse, in Form mehrfach exponierter Hologramme anzuordnen. In diesem Falle muß die Richtung des Bezugsstrahls bei der Aufnahme der Hologramme für jedes Zeichenelement geändert werden. Dabei wird aber das Verhältnis S/N der Erkennung der Zeichenelemente in unerwünschter Weise verringert, und zwar aufgrund der Mehrfachbelichtung, weil die üblicherweise zur Herstellung von Hologrammen verwendeten Fotoplatten nicht-lineare Eigenschaften haben. Infolgedessen ist die räumliche Trennung der Zeichenelemente von besonderem Vorteil.

IV. Die Korrelativbilder eines beliebigen Eingangszeichens, das gelesen werden soll, und der Hologramme sind auch in der Ausgangs- oder Leseebene in Form von Punkten mit Abstand voneinander matritzenartig ausgebildet, und zwar wegen der oben unter III. erläuterten Merk-'male. Aus diesem Grund kann man also ein eingegebenes und zu lesendes Zeichen durch gleichzeitiges Vergleichen dieses Zeichens mit allen Einzelelementen lesen. Es wird als besonders vorteilhaft empfunden, daß im Gegensatz zu anderen Vorschlägen nicht ein zu lesendes Zeichen nacheinander mit allen möglichen Elementen verglichen wird, sondern daß zeitlich die verschiedenen Vergleichsvorgänge zusammen fallen. Man benötigt also weder eine Schreibeinrichtung, noch einen aufwendigen

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Speicher für die Zeichen, wenn man einmal von dem einen nötigen optischen Speicher absieht, der oben erwähnt wurde. . ·

V. Der Korrelativausgang der Zeichenelemente, der als Beobachtungsparameter dient, wird normalisiert in Abhängigkeit von der Fläche, die ein Jedes einzelnes Zeichenelement einnimmt. Man erhält also unabhängig davon, wie groß ein bestimmtes Zeichenelement ist, stets den gleichen Ausgang, wenn man diese Ausgangsgröße elektronisch erfaßt. Auf diese Weise wird die Unterscheidungsfähigkeit der Anordnung für relativ ähnliche Zeichen verbessert. Dies rührt daher, daß dann, wenn ein bestimmtes Zeichenelement einen Korrelativausgangspegel liefert, der sich von dem der anderen Zeichenelemente unterscheidet, die Korrelativpegel zwischen diesem einen Zeichenelement und jedem anderen Zeichenelement größer sind als der Selbst-Korrelativ-Ausgang dieses einen Zeichenelementes. Eine Normalisierung dieser Art wird ebenfalls bei der Herstellung der Einzelhologramme vorgenommen, zu welchem Zweck man beispielsweise erfaßt, wieviel Licht ein Jedes Einzelelement aufgrund seiner Gestalt durchläßt. Diese Messung kann man auf elektro-optischem Wege durchführen, und das Ergebnis der Messung wird dann dazu verwendet, die Belichtungszeit bei der Herstellung der Hologramme entsprechend zu steuern. -

Im einzelnen ist die Erfindung im Anspruch 1 beschrieben; die Unteransprüche stellen zweckmäßige Weiterentwicklungen der Erfindung heraus.

Im folgenden wird zunächst die Art und Weise erläutert, in welcher man ein zweidimensionales Muster, Bild oder Zeichen mathematisch als Kombination von Zeichenelementen

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beschreibt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Ausdruck "zweidimensionales Muster" oder "Zeichen" solche genormten grafischen Darstellungen umfaßt, wie z.B. Ziffern, Buchstaben beliebiger Alphabete, japanische Schriftzeichen, Satzzeichen, Aussprachezeichen und dgl.

Es wird zunächst davon ausgegangen, daß g(x,y) und fj^x -fi> y - 0$) ein Buchstabenzeichen und sein Zeichenelement darstellen, wobei χ und y die festen Koordinaten der Oberfläche des Buchstabens sind und ^f. und 0. anzeigen, daß das Zeichenelement f. von dem Mittelpunkt (O, O) des Buchstabens um eine Entfernung (ip. ,0.) entfernt ist. Der Buchstabe kann ausgedrückt werden als

ε(χ, y) - f

wobei y. eine zweiwertige Funktion darstellt, die dann den Wert 1 annimmt, wenn f. in g enthalten ist, und den anderen Wert 0 annimmt, wenn kein f. in g enthalten ist.

Im folgenden werden einige Beispiele für fj(x, y) in Verbindung mit Ziffern und japanischen bzw. chinesischen Schriftzeichen erläutert. Es wird dabei von der Voraussetzung ausgegangen, daß tf. und 0^ so klein sind, daß sie im Vergleich mit der Größe des jeweiligen vollständigen Schriftzeichens vernachlässigt werden können.

In Tabelle 1 sind in der ersten Zeile als "Zeichen" im Sinne der vorliegenden Beschreibung die Ziffern 1 bis 0 dargestellt. Die letzte Zeile der Tabelle 1 zeigt neun verschiedene "Elemente" im Sinne der vorliegenden Abhandlung. Unmittelbar oberhalb der verschiedenen Elemente sind die den Elementen zugeordneten Code-Zeichen aufgeführt, während unter der ersten Zeile jeweils untereinander ganz offensichtlich diejenigen Codes dargestellt sind, die allein oder zusammen - wie man sich durch aus-

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probieren überzeugen kann - eine charakteristische Darstellung ergeben, die der eigentlichen Ziffer, die dargestellt werden soll, sehr ähnlich ist.

Ersichtlich kann man bildlich die Ziffer 8 durch die Co- ' des f/-, f„ und fg darstellen. Wie man sieht, werden die Ziffern 1 und 0 jeweils nur durch ein Element, d.h. durch einen Code, dargestellt, während die verbleibenden Ziffern durch zwei Elemente, d.h. durch zwei bits dargestellt sind. Die Ziffer 8 wird gemäß Tabelle 1 nur durch f~ + fn dargestellt, und fr ist fortgelassen, weil - wovon man sich durch ausprobieren überzeugen kann - diese beiden Codes ausreichend sind, um die 8 entsprechend von allen möglichen anderen aus Elementen zusammengesetzten Ziffern unterscheidet. Dies ist möglich, weil zwei Elemente ausreichen, das zusammengesetzte Zeichen mit dem echten Zeichen relativ ähnlich und von anderen Zeichen unterscheidbar zu machen. Eine mathematisch genaue Zusammensetzung eines jeden Zeichens ergibt in nahezu allen Fällen die Notwendigkeit der Verwendung von mehr als zwei Elementen pro Zeichen, was für die hinter dieser Aufteilung stehende Aufgabe der Erkennung von Ziffern nutzlos wäre.

Die Elemente werden generell in ein Liniensegment und einen ganz oder teilweise vorliegenden Kreis klassifiziert, d.h. unterteilt. Es geht jetzt zunächst darum, sicher unterscheiden zu können, ob

1. zwei Liniensegmente verschiedener Dicke,

2. zwei homologe Liniensegmente, und

J. ein vertikales Liniensegment und ein um einen Winkel θ dazu verdrehtes Linienelement als gleiche Zeichenelemente oder als verschiedene Zeichenelemente anzusehen sind.

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Im Falle der Erfindung wird diese Bestimmung auf den Pe-. gel des Korrelativausgangs von zwei Zeichenelementen gestützt. Unter der Annahme, daß die gegenseitige Korrelation von 75# oder mehr bezüglich der Eigen- oder Selbstkorrelation in eine Selbstkorrelation übergeht, werden zwei Liniensegmente als gleiche Liniensegmente angesehen, wenn sie sich in ihrer Dicke um nicht mehr als 25$ unterscheiden. Dieser Prozentsatz ist auch dann anwendbar, wenn zwei Liniensegmente dieselbe Länge haben, aber unterschiedliche Dicke. Dies zur obigen Ziffer 1.

Zwei homologe Liniensegmente gemäß der obigen Ziffer 2. werden als gleiche Liniensegmente angesehen, solange ihr homologes Plächenverhältnis nicht 12,5# überschreitet. Hinsichtlich der obigen Ziffer 3. kann der Winkel θ gegeben werden durch

χ (ι -

wobei s das Verhältnis der Länge zur Dicke des Linien- . Segmentes ist und der gegenseitige Korrelativausgang ο (0,75)· Wenn s = 4, dann ist der Winkel kleiner oder gleich 14 Grad. Eine solche Beziehung kann durch eine einfache korrelative Integration eingeführt werden. Die ähnliche Beziehung wird hergestellt bezüglich des Bestandteils eines Teilkreises oder eines vollständigen Kreises, so daß das Element fj, der "5" gemäß Tabelle 1 und ein Oval, das im unteren Teil der "5" weggebrochen ■ ist, ein identisches Selbstkorrelativ-Bild gibt.

Die Zeichenelemente der japanischen Silbenschrift werden üblicherweise als Information aus einem oder zwei bit gemäß Tabelle 2 dargestellt. Die hier abgehandelte japanische Silbenschrift ist im allgemeinen dadurch-gekennzeichnet, daß sie 1. im wesentlichen aus Liniensegmenten

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als Zeichenelementen besteht und 2. in etwa zehn Gruppen ähnlicher Zeichen unterteilt werden kann.

Eine dieser Gruppen wird dadurch bestimmt, daß die diese Gruppe bildenden Gesamtzeichen ein gemeinsames Element haben, während die Zeichen einer Gruppe sich untereinander durch weitere, unterschiedliche Zeichen unterscheiden lassen. Obwohl die unterschiedlichen Zeichen im allgemeinen denjenigen Resten entsprechen, wenn/man das gemeinsame Gruppenelement von dem vollständigen Zeichen "subtrahiert", werden vorzugsweise diejenigen verwendet, die eine~~Art Abzweigung in sich haben, z.B. die folgenden Zeichenteile: ~\, -L-, 3 , Jl_. Die japanische Kursiv-Silbenschrift enthält im Gegensatz zu der oben erläuterten Schrift wesentlich kompliziertere Zeichen und Elemente, und es gibt fast keine untereinander ähnlichen Buchstaben oder Zeichen, so daß keine besondere Zerlegung in Zeichenelemente notwendig ist. Es ist also die Zerlegung in Zeichenelemente nur notwendig innerhalb jeder Gruppe ähnlicher_Zeichen, aber jedes Zeichen wird selbst als Zeichenelement angesehen, wenn es auf der" Basis seines Selbst-Korrelativbildes unterschieden werden kann.

Bei den chinesischen Schriftzeichen werden auch die obigen Bestimmungen 1. bis J>. getroffen und "einen Strich nach links aufweisende Bestandteile", "Körper" und "Kronenteile" etc. in den Schriftzeichen, die aus einer relativ kleinen Zahl aus Strichen bestehen, werden dann weiter · in Elemente zerlegt. Das Identifizieren von chinesischen Schriftzeichen ist schwierig, weil (I) eine riesige Anzahl verschiedener Schriftzeichen vorliegt, (II) die einzelnen Zeichen eine komplizierte Gestalt haben und (III) die Strich-Zusammenstellung sich praktisch nicht klassifizieren läßt.

Nichtsdestoweniger kann man auch chinesische Schriftzei-

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chen unter Zuhilfenahme der Erfindung maschinell lesen, wenn man von den 881 in der Schule gelehrten chinesischen Zeichen ausgeht, also praktisch eine verringerte Anzahl von Zeichen bearbeitet, diese Zeichen sorgfältig in einzelne Elemente zerlegt und dabei jedes Zeichen in bis zu vier Elemente zerlegt, so wie beim obigen Beispiel die arabischen Zahlen in maximal zwei Elemente zerlegt worden sind.

Hier unterscheidet sich ersichtlich die Erfindung von allen anderen bekannten oder bereits vorbekannten Leseverfahren dadurch, daß es überhaupt möglich ist, so komplizierte Schriften, wie z.B. die chinesische, oder die japanische Schrift maschinell zu "lesen". Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung und die Tabellen beispielsweise erläutert. Dabei zeigen:

Die Tabellen 1 bis 3 die Zerlegung verschiedener "Buchstaben" bzw. Zahlen in "Elemente";

Fig. 1 schematisch ein optisches System zur Herstellung der nach der Erfindung zu/verwendenden Hologramme;

PIgT 2 schematisch eine- Vorrichtung zum eigentlichen "Lesen" mit Hilfe der gemäß Fig. 1 hergestellten Hologramme;

Fig. 3a schematisch die Anordnung von neun Einzelhologrammen entsprechend neun insgesamt verwerteten "Elementen";

_Fig. 3b schematisch die Stellen, an welchen die abzulesenden Korrelativbilder bei der Anordnung . nach Fig. 2 erscheinen; und

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Fig. 4 schematisch einen Teil der verwendeten Elektronik .

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des optischen Systems, ■ welche zur Mehrfachspeieherung der angepaßten Filter (Beugungsfilter) der Zeichenelemente ausgebildet ist. Eine Quelle 1 für kohärentes Licht besteht beispielsweise aus einem He-Ne-Laser mit einer Wellenlänge von 63288. Licht aus dem kohärenten Lichtgenerator 1 geht durch einen Verschluß 2. Danach wird das durchgelassene Lichtbündel durch Kollimatorlinsen J und 4 in ein Parallel-Bündel erheblich größeren Durchmessers umgewandelt, das seinerseits eine Lochplatte β mit darin befindlichen, kleinen Löchern 6a beleuchtet. Es sind neun solche kleinen Löcher 6a vorgesehen, die in drei Spalten und drei Reihen mit jeweiligem Reihen- bzw. Spaltenabstand«*» angeordnet sind. Der Durchmesser eines jeden solchen kleinen Loches ist derart gewählt, daß hindurchgehende Lichtstrahlen ein Zeichen- oder Buchstabenelement 9a genügend ausleuchtet bzw. bestrahlt. Eine Maske 6b ist dazu vorgesehen, nacheinander jeweils eines dieser kleinen Löcher 6a für jedes Zeichenelement auszuwählen. Die durch das gewählte kleine Loch 6a durchtretenden Lichtstrahlen fallen· nun auf eine Kondensor-Linse 8, deren in Fig. 1 rechter Brennpunkt bei F liegt. Die Brennweite ist f. Ein Film 9* auf welchen ein Zeichenelement 9a gespeichert wird, ist mit dem sehr kleinen Abstand Δ bezüglich des Brennpunktes F, und zwar vor diesem, angeordnet. Der Brennpunkt F der Linse 8 fällt zusammen mit dem vorderen Brennpunkt einer weiteren Linse 11. Das Zeichenelement 9a liegt in Negativ-Form vor, und die sehr kleine Strecke ^entspricht einer so großen Defokussierung, daß die kondensierten, d.h. divergierenden Strahlen erfaßt-werden können. Die Linse 11 hat die Funktion eines Fourier-Umsetzers für das Zeichenelement 9a und ein nach dem Fourier-Prinzip umgesetztes Bild (in

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der-rechten Brennebene P¹ der Linse 11) des Zeichenelementes 9a weist auch eine vorherbestimmte Phasendifferenz auf, die durch die Defokussierung um die Strecke έ± bedingt ist. Die Lichtstrahlen lo, die von dem Zeichenelement 9a ausgehen und nunmehr durch die Linse 11 gegangen sind, bilden das nach Fourier.umgesetzte Bild des Zeichenelementes an der Stelle Ci^v in der hinteren Brennebene der Linse 11. In dieser Brennebene F¹ ist äne Hologramm-Trockenplatte 12 angeordnet und ein paralleler Bezugsstrahl 7 trifft unter einem Winkel θ^,ν gemessen zur Hologrammplatte 12 auf die Platte 12 an der Stelle CijtV" auf, so daß in physikalisch bekannter Weise ein Hologramm an dieser Stelle gebildet wird. Dieses Hologramm entspricht dem angepaßten Filter des Zeichenelementes 9a. Die Zeichenelemente 9a sind hier als Funktionen fjj^v gegeben, wobei ,/-uund y- die Werte -1,0 und +1 haben (können), und die ausgewählten Positionen der Maske 6b hängen jeweils von den Einzelelementen ab, wodurch gewissermaßen neun angepaßte Filter dieser Zeichenelemente in Form eines Gitternetzes mit drei Spalten und drei Reihen dadurch erhalten werden, daß man den Vorgang neunmal durchführt und damit die Stellen C^v auf der Hologrammplatte 12 erhält. Der Winkel Qjj.\H mit dem der Bezugsstrahl 7 auffällt, hängt von den Einzelelementen f·^ ab.

Es sei nun angenommen, daß das gemäß Fourier-Zerlegung umgesetzte Bild eines Zeichenelementes (x,y) wie folgt ausgedrückt wird

^v -

wobei die Koordinaten x, y bzw. u, ν die Koordinaten in der vorderen bzw. hinteren Brennebene der Linse 11 sind, und wobei der durch die Defokussierung & bewirkte Phasenaus-

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•druck vernachlässigt wird.

Der Bezugsstrahl 7 wird wie folgt mathematisch ausgedrückt

fv)]

exp [jp^lfu + vm

wobei pe2HAf ^ist> Adle Wellenlänge des kohärenten Lich tes und f die Brennweite der Linse 11 ist. 1, m stellen die Riehtungskosinusse des Bezugsstrahles dar, und die Richtungskosinusse des Bezugsstrahles bezüglich der Zeichenelemente i^v* von ^uI, Vm gegeben sind.

Mithin könnten die angepaßten Filter, d,h. die Hologramme, der Zeichenelemente f« y, (x,y) wie folgt ausgedrückt werden:

ν -

exp£jppulfu + vmf v)J ... (2)

wobei das Sternchen der übliche Hinweis auf konjugiert komplexe Ausdrücke ist.

Diese Einzelhologramme oder "angepaßten Filter" H^ ^ werden - wie weiter unten im einzelnen erläutert wird - dazu verwendet^ ein-Korrelativbild eines Bildes oder Zeichens &i(x^y) gemäß Gleichung (1) und Hj_x^ zu erzeugen. Somit wird eine Gruppe von Bild- oder Zeichenmustern in ausschließlich optischer-Weise in Gestalt der Zeichenelemente f.^ der in Form einer Matrix zusammengesetzten Zeichenmuster gespeichert; die eben beschriebene Art der Speicherung ist für die Erfindung besonders wichtig.

Mit einem anderen Verfahren der MuItiplex-Aufzeichnung an angepaßten Filtern werden" mehrfach belichtete Hologramme an einer Stelle gebildet, die durch u = ν = O gegeben ist, also auf- der optischen Achse. Auch in diesem

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letzteren Falle hängt die Richtung des Bezugsstrahles von den einzelnen Zeichenelementen ab. Dieses Verfahren scheint zunächst jedoch unvorteilhaft zu sein, da kein bestimmtes Korrelativ-Bild erzeugt wird, weil Sättigung im Bereich der unteren Frequenzen aufgrund der Nichtlinearität der Hologrammplatte unvermeidbar ist. Dieser scheinbare Mangel wird durch das Multiplex-Speichersystem nach der Erfindung überwunden, bei welchem die Frequenzbereiche für die verschiedenen Zeichenelemente räumlich getrennt werden können.

Die ^Erzeugung des Bezugsstrahls 7 _wird wie folgt vorgenommen: Das durch die Kollimatorlinsen 3 und 4 hinsichtlich seines Durchmessers verbreiterte Bündel parallelen Lichtes fällt auf einen halbdurchlässigen Spiegel 5, so daß ein Teil des Lichtes auf der verlängerten optischen Achse bleibt, und ein Teil gemäß Fig. 1 nach oben auf einen steuerbar veränderlichen Dämpfer 13 fällt. Das ggfs. gedämpfte, d.h. abgeschwächte Bündel 7 fällt dann auf einen drehbaren Vollspiegel 15* um die Hologrammplatte 12 gleichförmig ausleuchten zu können. Der Durchmesser dieses Bezugsstrahles 7 ist nun so gewählt, daß er ebenso wie das Lichtbündel Io im wesentlichen dem Innendurchmesser der kleinen Löcher 6a gleicht. Der Einfallwinkel &„ des Bezugsstrahles 7 kann nun dadurch gewählt werden, daß man den drehbaren Vollspiegel 15 mittels einer entsprechenden Dreheinrichtung 16 um seine vertikale und/ oder horizontale Achse dreht.

In der nun zu beschreibenden Weise werden die angepaßten Filter, d.h., die Einzelhologramme "normalisiert¹¹. Die Lichtintensität eines Einzelhologrammes eines aufgespeicherten Zeichenelementes hängt davon ab, ob dieses Zeichenelement groß oder klein ist; wie weiter unten beschrieben wird, hängt der Korrelativ-Ausgangssignalpegel eines beliebigen Zeichens oder- Buchstabens und eines be-

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stimmten Zeichen- oder Buchstabenelementes von den einzelnen Zeichen- oder Buchstabenelementen ab, so daß die Identifizierung der Muster, insbesondere die Unterscheidung von ähnlichen Buchstaben oder Zeichen, zunächst nicht möglich ist. Es ist also vorgesehen, den Einzelhologrammen, d.h. den angepaßten Filtern, eine konstante Leuchtdichte unabhängig von den einzelnen Zeichenelementen zu geben. Dazu wird der von jedem Einzelelement durchgelassene Lichtstrom erfaßt, und dann die "Belichtungszeit" zur Bildung des Hologramms in den beiden Strahlungswegen, d.h. in dem durchleuchtenden Lichtpfad und im Bezugslichtpfad korrigiert.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird die -von/dem Zeichenelement 9a durchgelassene Lichtmenge 18 durch einen drehbaren und halbdurchlässigen Spiegel 17 auf eine Linse 19 umgelenkt und fotoelektrisch von einem im Fokus der Linse 19 angeordneten fotoelektrischen Detektor 21 gemessen. Der halbdurchlässige Spiegel 17 wird dabei so eingestellt, daß das vom Zeichenelement 9^ durchgelassene Licht 18 immer zusammen mit dem Lichtbündel Io auf den Fokus 2o fällt. Der halbdurchlässige Spiegel 17 ist dazu ausgebildet, daß er in den Pfad des jeweiligen Lichtbündels Io nur während der fotoelektrischen Intensitätsmessung eingeschaltet ist, und während der Belichtung, d.h. der . eigentlichen Erzeugung des Hologramms, zurückgezogen werden kann. Das Signal, das ;bei 21 entsprechend dem durchgelassenen Licht erfaßt wird, wird durch einen Verstärker 22 verstärkt, der eine Ausgangsspannung e_Q abgibt. Diese Spannung ist nun umgekehrt proportional der Intensität bzw. Lichtmenge des durchgelassenen Lichtes 18, Eine Vergleicherschaltung 23 weist nun einen Oszillator auf, der eine Sägezahnspannung 24 mit konstanter Amplitude und einer Periode. T erzeugt, so daß nach Vergleich der Ausgangsspannung e mit dieser Sägezahnspannung 24 ein Im-

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puls 25 abgegeben wird, dessen Impulsbreite t zeitlich gesehen umgekehrt proportional der Lichtmenge ist, die von dem jeweiligen Zeichenelement bzw. dem dieses Element enthaltenden Bildteil durchgelassen wurde. Der genannte Impuls 25 wird nun für jedes Zeichenelement in einem Register 26 gespeichert, und zwar als Anzahl von Zeitgeber-Impulsen, die dann dem Wert t proportional ist. Wenn nun zur Herstellung der Einzelhologramme, d.h. der angepaßten Filter, ein nicht gezeigter Knopf auf einer Drucktastenplatte 26a zur Auswahl eines bestimmten Zeichenelementes gedrückt wird, betätigt ein Verschlußimpuls, dessen Zeitlänge t dem jeweiligen gewählten Zeichenelement entspricht, einen Verschluß-Antrieb 27 derart, daß der Verschluß 2 nur während dieser eingegebenen und vorgegebenen Zeit offen ist. Andererseits wird derselbe, den Verschluß betätigende Impuls an einen Schrittschaltmotor IJa gegeben, der seinerseits den durch eine Drehbewegung hinsichtlich seiner Durchlässigkeit verstellbaren Dämpfer IJ verstellt, so daß ein 'Bezugsstrahl 7 entsteht, dessen Intensität umgekehrt proportional zu der Lichtintensität ist, die vom Zeichenelement durchgelassen wurde. Die elektrischen und elektronischen Einzelbauteile für den eben beschriebenen Steuer- bzw. Regelvorgang sind Stand der Technik und werden infolgedessen nicht näher beschrieben.

Auf diese Weise wird die Intensität der in den entsprechenden Filtern gespeicherten, und den Zeichenelementen entsprechenden Hologramme gleichförmig gehalten.

Fig. 2 zeigt nun beispielsweise ein optisches Filtersystem, das die Lichtkorrelierung zwischen unbekannten Eingangszeichen oder Buchstaben oder Bildern und den angepaßten Hologrammen, die zuvor hergestellt wurden, durchführen kann. .

Die Anordnung und Bauart der kohärenten Lichtquelle 1,

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der Linsen 3 und 4, der Kondensorlinse 8 und der Linse sind bei der Anordnung nach Fig. 2 identisch zu den entsprechenden Merkmalen des optischen Systems zur Bildung der Hologramme, das in Fig. 1 gezeigt wurde. Der Verschluß 2, die kleinen Löcher 6a, die diese aufnehmende Platte 6, die Maske 6b, die halbdurchlässigen Spiegel 5 und 17 und das optische System für den Bezugsstrahl gemäß Fig. 1 sind hier jedoch nicht vorgesehen. Einzelhologramme. 121 auf der Hologrämmplatte 12 liegen in der hinteren Brennebene (Koordinaten u/v) der Linse 11 und ein Speicherträger 28, auf dem ein Eingangszeichen 28a gespeichert ist, liegt in der Ebene mit den Koordinaten x, y, die mit dem kleinen Abstand ^^ vor der vorderen Brennebene der Linse 11 angeordnet ist.

Wenn der vordere Brennpunkt F¹ einer Abbildungslinse mit dem rückwärtigen Brennpunkt der Linse 11 zusammenfällt, dann wird ein Korrelativbild des Eingangszeichens oder -buchstabens 28a und des Zeichenelement-Hologramms 121 an der Stelle 32 als ein Bild" der Wellen erster Ordnung erzeugt, wobei diese Position 32 durch die Gleichung (6) „weiter unten~vörge geben ist. Die Stelle 32 liegt wie der Fachmann weiß - unter den genannten Voraussetzungen in der hinteren Brennebene der Abbildungslinse 13o; die Koordinaten dieser Brennebene sind x* und y¹. Das andere Bild der Wellen erster Ordnung entsteht bei 33 in. derselben Ebene. Warum.diese zwei Bilder 32 und 33 durch die eine Korrelation entstehen, weiß der Fachmann, siehe z.B. "Scientific American", Ausgabe Juni 1965, Seite 24 ff.., insbesondere Seite 32.

Ein unbekanntes Eingangszeichen g(x, y) wird unter Bezugnahme auf Gleichung (1) gegeben durch

e(x,y) -jU^

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und sein nach Fourier umgesetztes Bild F(u,v) in der Brennebene (u,v) ist gegeben durch

F(u,v) =2iyu -j**, ν -vot) exp[lJp(^u + ^v) ... (4)

Die Lichtmenge, die durch die Hologrammstelle des Zeichenelementes ί^,,ν» i*¹ dieser Ebene hindurchtritt, entspricht dem Produkt der Ausdrücke H^y* gemäß Gleichung (2) -und F(u,v) der Gleichung (4). Dieses Produkt aus H und F wird invers nach Fourier durch die Abbildungslinse 3o umgesetzt und als Ergebnis werden eine Anzahl korrelativer Bilder cL·^ an der Stelle 32 durch den einen Teil der Wellen erster Ordnung wie folgt erzeugt: ·

M N _{r f} ,

Z S^exp^JpJ^wiCx-¹ -+/ulf -fu*) +V-<*(y^f

^Xf f ⁵^UV (8^)^(8,t)

x exp£}p{ s(x» / f/A 5

wobei Ui! = M +χ*. + 1 ist.

Ui! = M +χ*. + 1

Obwohl ('TttVßLy) iⁿ der obigen Gleichung (5) anzeigt, daß das Zeichenelement vom Mittelpunkt (0,0) des Zeichens g(x,y) um (f^y.¹ '0JJLy-) verschoben ist, wird tatsächlich die folgende Gleichung erfüllt:

1 2

Dies heißt, daß eine Abweichung auf der Grundlage der Größen v* und # der_Stelle, an der das korrelative Bild

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eines jeden Zeichenelementes tj^yf erzeugt wird, ,bei der Erfassung vernachlässigt werden kann. Die Stelle, an der das Korrelativbild bezüglich des Zeichenelementes f'u*.+ erscheint, ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

x^f . ^u.¹ If, y¹ = -v*mf- ..... (6)

Es wird hier angenommen, daß eine Gruppe von Buchstaben Jg₁(XiY)I aus neun Elementen besteht, wobei/».¹ = J +/a,+ I undyti,v» -1, 0, + 1 sind, daß die Einzelhologramme der Zeichenelemente in einer Matritze mit dem Abstand o<. sowohl zwischen den Spalten als auch zwischen den Zeilen angeordnet sind, und daß. 1 = ms 1_Q ist. Die Einzelhölogramme sind unter diesen Annahmen gemäß Fig. 5a angeordnet. ^₁₁ und die anderen Stellen f mit anderen Indices zeigen die Stellungen der Einzelhologramme f__1;L und der anderen Einzelhologramme f an. Die Fig. Jb zeigt die Stellen CfV^ der Korrelativbilder dieser Einzelhologramme bezüglich der zeitlichen Elemente f^.^. Wie oben bereits angedeutet wurde, ist der Grund dafür, warum die Korrelativbilder symmetrisch zum Ursprung liegen, darin zu sehen, daß die zwei Bilder der Wellen erster Ordnung in Stellen Vl f) erscheinen, die gegenüber dem Mittelpunkt symmetrisch zu den Korrelativstellen ( -i*l_Qf, "-vl_Qf) liegenj die Korrelativstellen entsprechend den Zeichenelementen f ^ und den Zeichenelementen f ^, überlagern sich mithin.

Es ist nun eine Anzahl von fotoelektrischen Detektoren bei 3& vorgesehen, so daß an Jeder Stelle eines korrelativen Bildes c^y- ein solches Fotoelement ist, das dazu dient, die Lichtintensität der entsprechenden korrelativen Bilder auf fotoelektrischem Wege umzusetzen. Wenn z.B. ein Zeichen g₄ (x,y) aus f _ni £ und f.. zusammengesetzt ist,

X "Al OO J. O

dann erscheinen deutliehe helle Punkte selbstkorrelativer

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Bilder an den Stellen ^₁₁* Ο*_οο und C£_o, während das gemeinsame Korrelativbild vom Buchstaben oder Zeichen g. und f, z.B. an einer völlig anderen Stelle der neun selbstkorrelativen Bilder erzeugt wird. Ein selbstkorrelatives Bild hat normalerweise einen grellen Lichtfleck entsprechend einem hohen engen Impuls, in einer Art Halo, und das gemeinsame Korrelativbild ist ein relativ großes verschwommenes Bild, so daß also selbstkorrelierte Bilder und gegenseitig bzw. untereinander korrelierte Bilder klar voneinander unterschieden werden können. Die Stellen der selbstkorrelativen Bilder der Zeichenelemente werden nach Art einer Matrix zerlegt, und dadurch jäc mithin auf fotoelektrischem Wege parallel und gleichzeitig in der Ausgangsebene eine Ablesung möglich.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltmittel zur Identifizierung des Zeichens mit dem fotoelektrisch erfaßten Signal des Korrelativbildes. Die korrelativen Ausgangs signale Cf₁₁, O*^* *?3 * * * °*3"3 ^ent" sprechend den neun Zeichenelementen JhI, J>k2 .... 3^9 der fotoelektrischen Abtasteinrichtung Jk- werden Jeweils in Einzelverstärkern 351, 352 ... 359 verstärkt. Die verstärkten Signale werden dann Jeweils als ein Eingangsmultiplikant in je eine Multiplizierschaltung 3β1 bis 369 eingegeben. Die Gesamtheit der Verstärker ist mit 35 bezeichnet, und die Gesamtheit der Multiplizierschaltungen mit 36· Aus dem bereits unter Hinweis auf Fig. 1 erläuterten Verstärker 22 des Steuersystems für den Verschluß kommen neun Ausgangsgrößen e , die - wie erwähnt wurde - umgekehrt proportional jeweils zu der Lichtmenge sind, die von den Zeichenelementen f^y durchgelassen wird. Diese letzteren Signale e ^ gelangen in einen Speicher 22a, wo sie in Form von Gleichspannungspegeln gespeichert werden. Diese gespeicherten Werte werden nun jeweils als zweiter Eingang an die einzelnen MuI-

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-20-

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tipliziersehaltungen bei J>6 in der aus Fig. 4 ohne weiteres ersichtlichen Weise eingegeben*

Die Einzelmultiplizierschaltungen geben also nun Ausgangsgrößen ab, die den zugeordneten Korrelativausgängen öVy entsprechen und jeweils "normalisiert" sind, was heißt, daß die Größe der Zeichenelemente jeweils berücksichtigt wurde. Die Ausgangsgrößen aus den einzelnen Multiplizierschaltungen sind normalisierte Impulse, die hinsichtlich Impulsgestalt und -breite konstant sind.

Es wird nun angenommen, daß eine Gruppe von bestimmten Buchstaben oder Zeichen ^g₁ (x,yj>j jeweils die gleichen Zeichenelemente f^, f₁₂ und ty, und untereinander unterschiedliche Zeichenelemente IU₁, f~~ . *. f-.., enthält,

C.L· tilt j? * f \

während die Gruppen von Zeichenelementen\ f^A , jf^X und Ι^ι-Λ Zeichen enthalten, deren Zahl p, $ und r ist, d.h. g_n, g_l2 ... g_lp; g_21# g₂₂ ... g₂y und g₃₁, g₃₂ ... g^_r. Es ist eine im wesentlichen XJW-Tore aufweisende Identifizierungsschaltung JB vorgesehen. Diese'Identifizierungsschaltung 58 weist nun zur Identifizierung von 11> P^ND-Tore 38I, 3S2 "·♦"· 38p auf ^ von denen jedes

Tor mindestens zwei Eingänge' aufweist* An allen tfNED-Toren 581 bis 58p liegt an, je einem Eingang die normalisierte Korrelativgroie j!|j entsprechend de^;r Größe 0^₁* Außerdem liegen an diesen UKD-Üorert je einer oder zwei der normalisierten Körrelativgrößen jpg|> ^2 *" .P33 ©^nt" sprechend den unterschiedliöhen Zeichenelementen f^i* $22 ... f~p, einer Buchstaben- oder Zeichengruppö (s. hierzu fig* 2£)# Wenn di# Ausgangsgrößen Gj₁* G^g* **·■ ^₁ eine logische ⁿlⁿ sind, ämm heißt iies_# daß die Baelistaben ^W %2' *** ^εΙο identifiziert wurden. Die Art^ in welcher die üiiDMffore-Grttppe 5f fir £ f. JL und die li»-for-Gruppe ^o fiir £fj^| arbeiten^ ist dieselbe, wie eben unter Einweis· auf die tJilD-for^Gruppe 58 besohrieben wurden

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Die Ausgänge aller UND-Tore der UND-Tor-Gruppen 38, 39 und 4o, deren Zahl gleich ρ + q + r ist, werden nunmehr parallel in eine Eichtor-Schaltung 4l gegeben. Diese letztere Torschaltung 41 kann ihre Eichung des Identifizierungsausgangs bei Anlage eines Synchronisationssignales η aus einer Synchrontorschaltung 42 beginnen. Wenn die zu Identifizierungs- oder Erkennungszwecken dienenden UND-Tor-Gruppen ^8, 39 und 4o richtig arbeiten und nur einer der Ausgänge G^y, eine logische "1" für ein eingegebenes Zeichen f«.v· ist, dann gelangt ein Signal d für den Ausgang G_u}y j in einen Aufzeichner oder ein Sichtgerät 46, und zeichnet dort das Zeichen g^ an einer vorherbestimmten Stellung in diesem Gerät 46 auf; gleichzeitig wird ein eine vollständige Identifizierung anzeigendes Signal h produziert.

Wenn die Identifizierungstore fehlerhaft arbeiten und keine Identifizierung erreicht wird (alle UND-Tor-Ausgänge sind Null) oder wenn zwei oder mehr Identifizierungssignale erzeugt werden (zwei oder mehr G«.v sind "l"), dann legt die Eichtorschaltung 41 "Fehler"-Signale f und g an eine ODER-Schaltung 435. Das Ausgangssignal k dieser ODER-Schaltung 43 wird als Abweisungssignal im Aufzeichnungsgerät 46 angezeigt und gleichzeitig an eine ODER-Schaltung 44 gelegt, an die als zweiter Eingang das Signal h (Identifizierung vollständig) angelegt wird. Wenn nun ein Ausgangssignal C von diesem ODER-Kreis 44 an die Motor-Steuerschaltung 47 gelegt wird und ein, Schritt- ^, schaltmotor 48 zu arbeiten beginnt, wird die Drehbewegung der Motorwelle b an die Filmtransporteinrichtung 29 (s. Fig. 2) weitergegeben, wodurch das Speicherelement 28, das das Eingangszeichen 28a trägt, um eine vorherbestimmte Strecke weitergeschoben wird. Die zum Filmtransport dienende Einrichtung 28 weist eine Art Zahnstangengetriebe bekannter Art auf, um eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzusetzen. In der Motor-Steuerschaltung 47 werden nun eine der Größe der Verschiebung ent-

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sprechende Anzahl von Impulsen von dem Zeitpunkt an erzeugt, an welchem das den Motor in Betrieb setzende Signal C erzeugt wird, und bei Anlage dieser Impulse beginnt der Motor sich zu drehen. Andererseits wird ein die Vervollständigung eines Zyklus anzeigendes Signal E von der Motor-Steuerschaltung 47 an die Synchronisations-Tor schaltung gegeben, die ihrerseits das Synchronisationssignal η nach einer bestimmten Zeitverzögerung erzeugt, so daß dieses Signal η als Befehl für den Beginn der Identifizierung dient. Dieses Synchronisationssignal η wird ebenfalls in das Aufzeichnungsgerät 46 gegeben und dient dort dazu, die Adresse des identifizierten Zeichen-Signals GyuLV zu bestimmen oder zu verschieben.

Da die "soft ware" und "hard ware" für die Weiterverarbeitung" der Ergebnisse nach der Torschaltung 41 zum Stand der Technik gehören und dem Fachmann geläufig sind, wird hier auf diese "soft ware" oder "hard ware" nicht mehr eingegangen.

Obwohl bei dem soweit beschriebenen Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wurde, daß das zu identifizierende Zeichen, z.B. ein chinesisches oder japanisches Schriftzeichen, oder eine in lateinischer Schrift ausgedrückte Zahl, oder ein Buchstabe in einer beliebigen anderen Schreibweise als negativ eingegeben wurde, kann man selbstverständlich solche Zeichen auch positiv gedruckte oder geschriebene Zeichen unter. Verwendung der Erfindung identifizieren, wobei als positiv geschriebenes Zeichen z.B ein beliebiger Buchstabe des vorliegenden Textes anzusehen ist. Dies ist möglich, weil das nach Fourier zerlegte bzw. konvertierte Bild des Zeichens und die komplexe Amplitudenverteilung der in den Hologrammabschnitten aufgezeichneten Zeichenelemente bei positiver Darstellung 'der zu identifizierenden Zeichen komplementär

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zu entsprechenden negativ dargestellten Zeichen sind, was man dem sogenannten "Babinet-Prinzip" entnehmen kann. Man sollte aber bei der Verarbeitung von positiven Zeichen (dunkles Zeichen auf hellem Grund) beachten, daß beispielsweise die Definition "positiv gedrucktes Zeichen" notwendigerweise eine öffnung, und zwar üblicherweise einen rechteckigen Rahmen mit einschließt. Außerdem muß man in diesem letzteren Falle das Durchdringungsverhältnis, oder den Kontrast zwischen dunklen Teilen (gedruckt) und den hellen Teilen entsprechend dem Hintergrund über den üblichen Wert von 6o - 8o# vergrößern, z.B. durch eine Öl-Immersion oder -Imprägnierung des Trägers des Zeichens, d.h. z.B. des weißen Papiers, auf das die entsprechenden Zeichen gedruckt oder geschrieben sind. Man kann wahlweise auch an Stelle eines Speichers, auf dem das zu identifizierende Zeichen schwarz auf weiß gespeichert ist, so vorgehen, daß man das positive Bild oder Zeichen einmal (durch eine entsprechende Röhre) in das entsprechende Negativbild umsetzt und dann das umgesetzte Bild als Eingangsgröße verwendet.

Erkennbar lassen sich die oben unter I. - f, erläuterten Gedanken auch in der folgenden Kurzformulierung wiedergeben:

1. Ein zweidimensionales Muster wird in seine Grundelemente zerlegt, wodurch schon die zur Identifizierung erforderliche Auflösung, d.h. eine minimale Verschwommenheit, erreicht wird.

2. Zur Quantisierung der den Zeichenelementen innewohnenden eigentlichen Information werden durch kohärentes Licht erzeugte Korrelativbilder verwendet.

Ji. Die dem Zeichen innewohnende Gesamtinformationen werden

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als Hologramme, dlh. auf rein optischem Wege, der grundlegenden Bildelemente gespeichert.

4. Diese Zeichenelemente werden mehrfach gespeichert, so daß Frequenzen in einem Gitter abhängig von den einzelnen Zeichenelementen gespeichert werden.

5. Sowohl das Zeichen Hologramm als auch der selbstkorrelierte Ausgang werden auf der Basis derjenigen Lichtmenge normalisiert, die vom Zeichenelement durchgelassen wird, um auf diese Weise das Unterscheidungsverhältnis, d.h. den Wirkungsgrad der Unterscheidungsfähigkeit des selbstkorrelierten Bildes zu verbessern.

6. Die fotoelektrische Erfassung des korrelierten Ausgangs kann parallel und gleichzeitig vorgenommen werden, weil die korrelierten Bilder der Zeichen in Form einer Matritze, d.h. in gitterartiger Anordnung, vorliegen.

Im folgenden werden für die Figuren 1 bis 4 listenmä-ßig die für die einzelnen Bezugszeichen und Symbole verwendeten Ausdrücke zusammengestellt. .

ι F ig ur 1 :

1 ..... kohärente Lichtquelle (IASER)

2 ..... Verschluß

3,4 ... Kollimatorlinsen¹ 5,17··. halbdurchlässige Spiegel

6 Lochplatte

6a ·<·.·-*. Loch

6b .... Maske

7 Referenzstrahlenbündel

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8 ..... Kondensor (Sammellinse) · 9 Film

9a .... Strichelement, Zeichenelement

10 .... von dem Zeichenelement durchgelassenes

Lichtbündel

11 .... Linse

12 .... Hologrammplatte

13 ···· veränderlicher Strahlungsdämpfer (Filter) 13a ... Schrittmotor _x /

14 .... reflektierender Spiegel

15--.·. - drehbarer"reflektlerender Spiegel 16 .... Dreheinrichtung

18 .... Menge des vom Zeichenelement durchgelassenen

Lichtes

19 «··· Linse

2ο .... Brennpunkt

21 .... fotoelektrischer Detektor

22~.... Verstärker ■_...'-

23 .... Vergleicherschaltung

24 .... Sägezahnimpuls

25 .... Zeitirapuls

26 .... Speicher oder Register

26a ... Wähleinrichtung oder -tastatur für die Zeichenelemente

27 .... Verschlußantrieb

Δ ·«·· Defokussierungsstrecke FjF¹ .. Brennpunkte von Linsen f ..... Brennweite von Linsen

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" j

.... Einfallwinkel des BezugsStrahles 7

.... Stelle, an welcher die Einzelhologramme gebildet werden

x,y .... Koordinaten des eingegebenen Einzelelementes, z.B. eines Striches eines Schriftzeichens

u,ν .... Koordinaten der Ebene der Einzelhologramme fjL \f =?. . , O, + 1, + 2 , . ...+ M (N)

•η Verstärkungsfaktor

s Fläche eines Zeichenelementes

e ..... Ausgang des Verstärkers 22

t_Q Zeitimpuls-Breite, die umgekehrt proportional zu derjenigen Lichtmenge 1st, welche
von einem Zeichenelement durchgelassen wird

T,E .... Periode und maximale Amplitude des Säge- ^: zahhimpulses'..

Figur 2 ;

(Die schon unter Hinweis auf Fig. 1 erläuterten Zei chen werden hier nicht noch einmal wiedergegeben)

28 Speicherträger für Elhgangszeichen

28a .... Eingangszeichen

29 Transportmittel für den Speicherträger 28

121 .... Hologramm

3o ..... Wiedergabelinse

Jl purchstoßpunkt der optischen Achse durch

die Auslese- oder Wiedergabeebene

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32, 33 ... Stellen der Auftreffpunkte der beiden Beugungsbilder erster Ordnung

34 ....... fotoelektrischer Mehrfachdetektor

x*, y^r ... Koordinaten der Ausleseebene

a Ausgang der Korrelationsdetektoren

b Motorwelle

Figur 3a :

u, ν ..... Koordinaten der Hologrammebene

f ,,,f₀,.. Stellen, an denen Einzelhologramme der

Zeichenelemente fii* *oi' "* S^esP^ei~ chert sind

Abstand sowohl der Spalten als auch der Zeilen der Einzelhologramme

Figur 3b:

, Stellen der neun Korrelativbilder in der

Ausgangsebene mit Koordinaten χ¹, y¹, wobeiyuund V" die Werte -1, O oder +1 annehmen können

°Ίΐ' ^σΐ2' °iy ^Ö21' ^22' °b' ^tf31' °32' *33 ...

sind die selbstkorrelierenden Bilder der Zeichenelemente ^₁₁* ^01' ^fll' ^f

•f* "P "P ·Ρ -Ρ

00' -10' 11' 01' -11 1 Richtungskosinus des BezugsStrahles

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f ........ Brennweite der Linse 30

Figur 4 :

34 fotoelektrische Detektoranordnung

541,342 ... 349 Fotozellen, die den Korrelativbildern Ci₁₁, O₁₂, ... ö„ zugeordnet sind

36 ....... Multiplikatorschaltung / 361,362, ... 369 Einzel-Multiplizterschaltungen

„ 35—-· * · ."TT Verstärkerkreis

351* 352, ... 359 Einzelverstärker 22a ...... Register oder Speicher

38 ....... Jf₁Λ Identifizierungsschaltung

381, 382, ... 38p; 391* 392, ... 39q; 4ol, 4o2, ...4or sind UND-Tore -. .·

39 ....... Identifizierungsschaltung für i^ joj

~4o ....... Identifizierungsschaltung für ί^ι~Λ

41 ....... Eich-Torschaltung

42 % Synchronisationstor

43, 44 ... ODER-Tore

46 Aufzeichnungseinrichtung oder Anzeigevorrichtung, z.B. Bildschirm oder dgl.

4? ·»···.· Motorsteuerschaltung 48 ....... Schrittmotor

e „ .... Spannung, die umgekehrt proportional zu

ΟΙΑΛΓ t

¹ derjenigen Lichtmenge ist, die vom Zeichenelement ίμ,ν- durchgelassen wird

309834/0896 _₂₉-

-29- "'-_.. y-as-129

a .... Ausgangsspannung eines jeden einzelnen'fotoelektrischen Detektors

b .... Welle des Motors 48 c .... Ausgangssignal des ODER-Kreises d .... Signal für "Zeichen erkannt" e .... Signal für "Zyklus vollendet"

f .... Signal dafür, daß die Ausgänge aller Identifizierkreise "O" sind

g .... Anzeige dafür, daß zwei oder mehr Identifizierungskreise am Ausgang eine "1" abgeben

h .... Signal dafür, daß die Identifizierung bestätigt wurde

k .... Signal für "zurückweisen".

(Es folgen Tabellen 1, 2 und 3 und daran anschließend die

Patentansprüche

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tabelle

1* wenige Striche (weniger als sieben) *... .Beispiel; ä*A '"h-yj»

Chinesisehe Söhriftaeletten

ο ου u>

2* seitlich trennbare Zeiehenteile, z.ß* Körper, Anstrich

USW.

2wei Slementen

(horizontal und, j. - vertikal)

3« vertikal trennbare zeichen (Kronenteile, usw.) ι ι aus zwei Elementen ..,« ^ . ^g_t ^ aus drei Elementen..*;

wobeis . ' '.' ·\

1* ähnliche Zeichen mit Links-Anstrich und Krönenteile, und (f%jt>^ ^) in zwei Teile zerlegt werdenj

2. das Element (fc) (&.*%%■ * ^k ) als in drei verschieden Arten zerlegt gilt»

Claims (1)

1. Patentansprüche

   (ij Vorrichtung zum maschinellen Lesen bzw/ Erkennen zweidimensionaler Zeichen, wie Buchstaben, Zahlen oder anderen grafischen—Symbolen, die kontinuierlich eingegeben werden, gekennzeichnet durch:

   ■ein optisches System zur Zerlegung der zu lesenden Zeichen in so viele und so geartete Zeichenelemente, daß durch Verwendung entsprechender Zeichenelemente ähnliche Zeichen unterscheidbar sind;

   optische Speicher zur Aufnahme von Informationen —betreffend die Gestalt der Zeichenelemente in Gestalt einer zweidimensionalen Matrix, die zum optischen Vergleich (Korrelation) mit einem unbekannten, zu lesenden Zeichen vergleichbar ist, wobei die Orte der bei der optischen Korrelation entstehenden Bilder ebenfalls in Matrixform angeordnet sind;

   einen fotoelektrischen Detektor zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer durch die Korrelation entstandenen Bilderj

   ein Identifizierungsschaltkreis zur Identifizierung des gerade zu lesenden Zeichens auf der Basis des logischen Produktes einiger der insgesamt beobachtbaren, durch die Korrelation gebildeten Bilder, bzw.

   -2-309834/0896

   -$- y-as-129

   deren durch den Detektor umgesetzter Ausgangssignale;

   eine Eich-Torschaltung zur Entscheidung, ob eine Identifizierung richtig oder falsch ist;

   eine Aufzeichnungseinrichtung zur Aufzeichnung

   _ un4/oder~Speicherung der identifizierten Zeichen

   in einer vorherbestimmten Reihenfolge; und

   eine Zeichentransporteinrichtung zum Verbringen eines zweidimensionalen Zeichens in eine vorherbestimmte Stellung einer optischen Eingangsebene bei einem aus der Eich-Torschaltung kommenden Signal, das den erfolgreichen Abschluß einer Identifizierung anzeigt.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß der kameraähnlichen Einrichtung zur Herstellung der in Form von Einzelhologrammen ausgebildeten gespeicherten Bilder der Zeichenelemente jeweils mit solcher Belichtungszeit arbeitet, daß die von Jedem Zeichenelement zur Herstellung des jeweiligen Einzelhologramms ausgehende Gesamtlichtmenge für alle Hologramme die gleiche ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorbereitend vor der eigentlichen Aufnahme des . Hologramms eines Zeichenelementes die durch dieses Zeichenelement in der Zeiteinheit hindurchtretende Lio,htmenge fotoelektrisch erfaßt, und nach Verstärkung des Ausgangssignales des fotoelektrischen Wandlers für die Belichtung die Belichtungszeit längenmäßig umgekehrt' proportional zu dem vom Detektor erfaßten Wert gewählt wird.

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   3?

   Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3* gekennzeichnet durch einen Speieher zur Aufnahme einer mittels Detektor erfaßten Spannung für jedes Zeichenelement,, welche von dem Wandler nach Anspruch 3 erfaßt wurde und hinsichtlieh ihrer Höhe umgekehrt proportional zur Lichtdurchlässigkeit des jeweiligen Zeichenelementes ist,, und eine Multiplizierschaltung zum Multiplizieren der durch Korrelation erhaltenen jeweiligen Ausgangsgröße mit der zugeordneten Spannung des Speiche rs _Λ so daß sowohl die Hologramme, als auch die korrelierten Ausgangsgrößen der Zeichenelemente normalisiert sind, wodurch das Unterseheidungsverhältnis {ratio of discrimination) bei der Identifizierung ähnli&her Zeichen erhöht ist.

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   L φ e r s e 11 e