DE2410306B2 - Anordnung zur Einstellung eines Abtastrasters oder einer Erkennungslogik auf die Schräglage von abzutastenden bzw. zu erkennenden Zeichen - Google Patents
Anordnung zur Einstellung eines Abtastrasters oder einer Erkennungslogik auf die Schräglage von abzutastenden bzw. zu erkennenden ZeichenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung eines Abtastrasters oder einer Erkennungslogik auf
die Schräglage von abzutastenden bzw. zu erkennenden, auf einem Aufzeichnungsträger befindlichen, insbesondere
handschriftlichen Zeichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist nicht auf die maschinelle Erkennung von handschriftlichen Zeichen
beschränkt, jedoch treten gerade bei der Erkennung handschriftliche! Zeichen die die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung bildenden Probleme besonders zutage. Für die Erkennung von handschriftlichen
Zeichen ist es nämlich unumgänglich, die Schräge des oder der Zeichen in irgend einer Weise in den
Erkennungsprozeß einzubeziehen. Unter Schräge oder Schräglage soll hier die Winkelabweichung von der
Senkrechten solcher Zeichenteile verstanden werden, die eigentlich senkrecht verlaufen sollten. Es handelt
sich demnach nicht um eine insgesamt vorgenommene Rotation oder Drehung des Zeichens, sondern um eine
Drehung von Zeichenteilen, sozusagen eine partielle Rotation.
Es ist bereits bekannt, die Erkennung derartiger, in unbekannter Schräglage verlaufender Zeichen durch
mehrfache Erkennungsabtastung vorzunehmen. Eine solche Mehrfachabtastung erfordert ein entsprechendes
SDeichervolumen. um die unter verschiedenen Abtastwinkeln gewonnene Information für die spätere
Auswertung zu speichern. Berücksichtigt man weiterhin,
daß eine Erkennungsabtastung notwendigerweise ein relativ hohes Auflösungsvermögen aufweisen muß, so
5 offenbart sich, daß ein solches Verfahren weder bezüglich des zeitlichen noch des materiellen Aufwandes
als besonders wirtschaftlich angesehen werden kann.
In der FR-PS 1449 639 (1RE Addition) ist weiterhin eine analog arbeitende Logikschaltung beschrieben (vgl.
In der FR-PS 1449 639 (1RE Addition) ist weiterhin eine analog arbeitende Logikschaltung beschrieben (vgl.
is Erkennungseinrichtungen, die weitgehend wartungsfrei
und schnell arbeiten müssen, ist eine analoge und elektromechanisch arbeitende Einrichtung nicht geeignet
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Anordnung zur Schräglaufkompensation anzugeben, die ohne großen zusätzlichen Aufwand und möglichst unter Verwendung bereits in einem optischen Zeichenleser vorhandener Bauteile eine Anordnung zur Auswahl und Einstellung eines Abtasters oder einer Erkennungslogik anzugeben, die schnell und zuverlässig arbeitet
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Anordnung zur Schräglaufkompensation anzugeben, die ohne großen zusätzlichen Aufwand und möglichst unter Verwendung bereits in einem optischen Zeichenleser vorhandener Bauteile eine Anordnung zur Auswahl und Einstellung eines Abtasters oder einer Erkennungslogik anzugeben, die schnell und zuverlässig arbeitet
Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Eine weitere Ausgestaltung des Gegenstandes der
Eine weitere Ausgestaltung des Gegenstandes der
Durch die Erfindung wird somit der Vorteil erzielt, daß eine Einrichtung zum Lesen und Erkennen von
Zeichen mit rein digital und elektronisch arbeitenden Mitteln aufgebaut und somit schnell und zuverlässig
arbeiten kann.
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung erläutert im Zusammenhang mit den Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Anordnung.
Auf den Zeichnungen zeigt
Auf den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 das schematisierte Blockschaltbild einer Anordnung zur Zeichenerkennung unter Verwendung
der Erfindung,
F i g. 2a und 2b eine Darstellung der Wirkungsweise der Anordnung
Fig.3a, 3b und 3c eine Auswahl der zur Schräglagebestimmung
angewandten Verknüpfungen,
Fig.4 eine detaillierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels
gemäß F i g. 1.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung zur
Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung zur
so optischen Zeichenerkennung werden Zeichen, die sich auf einem Aufzeichnungsträger 3 befinden, mittels einer
einen Lichtfleck erzeugenden Kathodenstrahlröhre 5 und eines den remittierten Lichtstrom aufnehmenden
Photoelektronenvervielfachers 9, also mittels eines bekannten Lichtpunktabtasters, abgetastet. Der Strahl
der Kathodenstrahlröhre 5 wird durch die Ablenksteuerung 7 zur Bildung eines Abtastmusters oder -rasters
entpsrechend abgelenkt. Das remittierte Lichtsignal wird von einem optoelektrischen Wandler, beispielsweise
dem Photoelektronenvervielfacher 9 in elektrische Signale umgewandelt die einer Video-Vorverarbeitungseinheit
11 zugeführt werden. Letztere verstärkt und digitalisiert die Analogsignale. Sie werden danach
einem Speicher in Form einer Video-Datenmatrix 13 zugeführt in den sie unter Steuerung einer Zeit- und
Abtast-Steuereinheit 15 eingespeichert werden. Die Speicherung erfolgt in der Form, daß in der Matrix 13
eine zweidimensionale Darstellung des abgetasteten
Zeichens enthalten ist Realisiert wird dies durch eine große Anzahl von einzelnen Speicherelementen, in die
die digitalisierten Videodaten selektiv so eingegeben werden, daß am Ende eines Abtastzyklus sich im
Speicher quasi eine elektrische Darstellung der abgetasteten Aufzeichnungsträgerfläche befindet
Mit ausgewählten Elementen der Speichermatrix 13 siiid die Eingänge von Verknüpfungsschaltungen 16
verbunden, die zur Zeichenerkennung dienen. Von dieser werden. Ausgangssignale an einen Benutzer 17
abgegeben, der beispielsweise als Bildschirmeinheit oder Drucker ausgebildet sein kann.
Bis zu diesem Punkt handelt es sich bei der dargestellten Einrichtung um eine durchaus konventionelle
Art; es konnte daher auf die Darstellung von Einzelheiten verzichtet werden, um so mehr, als diese
keinen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.
Handelt es sich bei den abzutastenden und zu erkennenden Zeichen um solche handschriftlicher Art,
also beispielsweise um handschriftliche Zahlen, so ist bekannt, daß diese normalerweise eine gewisse
Schräglage gegenüber der Vertikalen aufweisen. Die Begründung liegt darin, daß es für den Menschen
offensichtlich bequemer ist, leicht schräg zu schreiben. Dabei variiert allerdings der Schräglagewinkel von
nahezu senkrechter Schrift (also 90° gegenüber der Zeilenebene als Referenzlinie) bis zu einer Schräglage
von 45° oder 50° gegenüber der Horizontalen. Statistische Studien haben weiterhin gezeigt, daß ca.
95% der handgeschriebenen Ziffern eine Neigung nach rechts haben.
Bisher ist es üblich gewesen, diese Zeichen durch vertikale Abtastlinien abzutasten. Eine einfache Überlegung
zeigt nun — man vergleiche hierzu F i g. 2a —, daß die Benutzung vertikaler Abtastiinien für die Abtastung
und Erkennung möglicherweise schrägliegender Zeichen zu einer Überlappung zwischen zwei Zeichen
führen kann, die die Trennung und Erkennung der Zeichen erschwert oder gänzlich unmöglich macht
Außerdem bedingt bereits die Schräglage eines einzelnen Zeichens eine Erschwernis bei der Zeichenerkennung,
da bei der Entwicklung der Erkennungslogik meist von der Erkennung senkrechter Zeichen ausgegangen
wird.
Eine festeingestellte Neigung sowohl des Abtast- wie der Erkennungssystems vermag zwar die Abtastung und
Erkennung von gleichmäßig geneigten Zeichen (beispielsweise DIN-Schrift) zu lösen, nicht jedoch die
Verarbeitung handschriftlicher Zeichen, die ja zumindest von Schreiber zu Schreiber, wenn nicht gar von
Zeichen zu Zeichen Unterschiede oder Schräglage aufweisen können.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung löst diese Aufgabe in der Weise, daß die in der
Speichermatrix enthaltende Zeichendarstellung, die während einer vorher durchgeführten Abtastung
gewonnen wurde, mittels logischer Verknüpfungsschaltkreise untersucht wird. Diese Schaltkreise sind als
Zeichenwinkellogik 19 in F i g. 1 schematisch dargestellt Ihre Eingangsleitungen sind mit spezifischen
Speicherstellen der Matrix 13 verbunden. Die Anordnung der Schaltkreise wurde nun so gewählt, daß sie
eine Untersuchung der Schräglage der im Speicher enthaltenen Zeichen erlaubt Dabei kann die Schräglage
in zwei oder mehrere Klassen eingeteilt werden; im vorliegenden Beispiel sind drei Schräglage-Klassen
gewählt. Für jeden Fall, in dem die logischen Erfordernisse einer Schräglage-Klasse erfüllt sind, wird
der entsprechende Zähler der Zählergruppe 21 weitergeschaltet Diese Zähler sind von konventioneller
Art und enthalten demnach nach Abtastung eines oder mehrerer Zeichen sich auf die Schräglage von Zeichen
oder Zeichenteilen beziehende Zählsummen. Nach der Abtastung eines oder mehrerer Zeichen werden die
Zählerstände von einem Vergleicher 23 abgetastet, der denjenigen Zähler bestimmt, der den höchsten Stand
aufweist Dieser Zähler zeigt nun an, daß die meisten Zeichensegmente in dem ihm zugeordneten Winkelbereich
gefunden wurden. Das Ausgangssignal des Vergleichers 23 wird auf eine entsprechende Steuerschaltung
25 gegeben, die von der Zeit- und Abtaststeuerung 15 überwacht wird.
Die Steuerschaltung 25 beeinflußt die Ablenksteuerung 7, die daraufhin ein Abtastraster erzeugt welches
die Schräglage aufweist die als am häufigsten auftretende gefunden wurde.
Durch die Abtastung der auf dem Aufzeichnungsträger 3 befindlichen Zeichen mit einem Abtastraster, der
der Schräglage des Zeichens angepaßt wird, wird das Auftreten von Überlappungen zwischen benachbarten
Zeichen reduziert oder gänzlich eliminiert, wodurch die Anzahl der Fehler ebenso wie die Komplexität der
logischen Erkennungsschaltungen verringert werden.
Die Fig. 2a und 2b illustrieren diesen Sachverhalt. In
F i g. 2a ist das aus einem Strich bestehende Zeichen »1« in einem Winkel von ungefähr 50° geschrieben worden.
Demgegenüber wurde das Zeichen »4« mit ungefähr 60° Schräglage geschrieben. Die beiden Zeichen liegen
so eng beieinander, daß eine Überlappung, die in der Figur besonders bezeichnet ist auftritt Dem Fachmann
ist klar, daß diese Überlappung sowohl die Trennung als auch die Erkennung der Zeichen stört
Wendet man nun das beschriebene Verfahren auf die in Fig.2a dargestellten Zeichen an, so wird sich eine
vorliegende Zeichenschräglage von 60° ergeben. Unter diesen Umständen werden die Zahlen, wie in Fig. 2b
dargestellt, erscheinen. Dabei besitzt die »1« eine Schräglage von 76°, während die Ziffer »4« als
senkrecht geschrieben, d. h. im 90°-Winkel erscheint. Es sei darauf hingewiesen, daß die horizontalen Zeichenteile
keiner Veränderung unterliegen.
Die verschiedenen Winkelbeziehungen können mathematisch durch die Gleichung
/?=cot-'(cot W- cot S).
Darin bedeuten W: ursprünglicher Winkel des Liniensegments, 5; gewählter Abtastwinkel, R: resultierender
Winkel des Liniensegments. Dabei sind alle Winkel, wie in den Figuren dargestellt, entgegen dem
Uhrzeigersinn von einer nach rechts verlaufenden Horizontalen aus gemessen worden. Unter Annahme
der in Fig.2a gezeigten Anordnung, bei der Vf= 50°
und S= 60°, ergibt sich für R=cot-' (cot 50° - cot 60°) - 76°. Dies ist in F i g. 2b dargestellt.
Wie oben bereits erwähnt, wird die Verteilung der Liniensegmente bestimmt durch Analyse der Positionen
schwarzer und weißer Flächenteile, die die Matrixpositionen des Speichers besetzen. In den F i g. 3a, 3b und 3c
sind drei solcher möglichen Muster dargestellt. Diejenigen Bereiche, die durch eine »1« dargestellt sind,
repräsentieren schwarze Flächen, während die mit einer »0« beschrifteten Teile weiße Flächenbereiche darstellen
sollen. In Fig.3a sind beispielsweise 7 Spalten für
die Untersuchung auf Schwarzinformation vorgesehen. In der rechten oberen Ecke sind die Ausgänge von vier
übereinanderliegenden Speicherstellen über eine ODER-Schaltung miteinander verbunden; die Anwesenheit
eines schwarzen Flächenbereichs in einer der Speicherstellen ergibt demnach ein Ausgangssignal der
ODER-Schaltung. In den nach links folgenden sieben Spalten sind jeweils drei Speicherstellen durch eine
ODER-Schaltung zusammengefaßt Die Ausgangssignale der ODER-Schaltungen, die jeder Spalte zugeordnet
sind, werden auf eine UND-Schaltung gegeben und sollen noch mit einer Anzeige verknüpft werden, die
besagt, daß die untere rechte Ecke nur aus weißen Flächenbereichen und die obere linke Ecke zumindest
nicht nur aus schwarzen Bereichen besteht Falls diese Bedingungen zutreffen, wird das Ausgangssignal der
Schaltung anzeigen, daß die Schräglage des Liniensegments innerhalb eines Winkels von 50° bis 65°
gegenüber der Horizontalen liegt
Ähnliche Messungen werden für Liniensegmente durchgeführt, die zwischen 65° und 75° gegenüber der
Horizontalen geneigt sind. Dies ist in Fig.3b dargestellt In F i g. 3c ist die Anordnung gezeigt die für die
Überprüfung eines 90° -Winkels benutzt wird.
Die genauen Schaltungen zur Durchfahrung solcher logischen Verknüpfungen sind nicht gezeigt da es dem
Fachmann keine Schwierigkeiten bereitet sie auszulegen.
In F i g. 4 sind Details eines Teils der in F i g. 1 gezeigten Schaltung dargestellt Durch diese Schaltung
wird die Bestimmung und Auswahl der für das Abtastraster zu verwendenden Schräglage durchgeführt.
Dabei wird von vorhergehenden Abtastungen auf die erforderliche Schräglage des nachfolgend benutzten
Abtastrasters geschlossen.
Die dafür benutzten Verknüpfungsschaltungen sind symbolisch als UND-Schaltungen 51, 53 und 55
dargestellt Sie dienen zur Durchführung der 60°-, 70°- und 90°-Messung. Die Ausgangssignale dieser UND-Schaltungen
werden puffernden Verriegelungsschaltungen 6t, 63 und 65 zugeführt Diese werden jeweils dann
zurückgestellt wenn eine neue Spur (»Spuranfang«) begonnen wird. Während des Durchfahrens einer Spur
oder Abtastlinie wird die entsprechende Verrieglungsschaltung mit einem Eingangssignal beaufschlagt sobald
eine der logischen Verknüpfungen erfüllt ist Ein solches Eingangssignal bewirkt eine Umschaltung des Puffers in
die Ein-Stellung. Am Ende einer Abtastung wird über Leitung 67 ein Signal auf die UND-Schaltungen 71, 73
und 75 gegeben, deren zweite Eingänge mit den , Ausgängen der drei Verriegelungsschaltungen 61, 63
und 65 verbunden sind. Das auf Leitung 67 gegebene Signal ist in der Figur mit »Spurende« bezeichnet.
Sobald demnach die Abtastung einer Spur beendet ist, werden die Verrieglungsschaltungen abgetastet und
ü> ihre möglicherweise vorhandenen Inhalte bringen die
zugeordneten Zähler 81, 83 und 85 ggf. zum Weiterschalten. Diese Zähler — sie sind in der Figur als
60°-, 70°- und 90°-Zähler bezeichnet - besitzen eine vorgegebene Zählkapazität In der Figur sind sie als
is sechsstellige binäre Zähler dargestellt Bei der Abtastung
eines neuen Aufzeichnungsträgers wird auf Leitung 88 ein Signal »neuer Aufzeichnungsträger«
gegeben, das zu einer Rückstellung der Zählerinhalte führt
Betrachtet man die Gesamtfunktion der in Fig.4
dargestellten Schaltung, so ergibt sich, daß während der Vorabtastung über die den Schräglagen zugeordneten
Verriegelungsschaltungen 61,63 und 65 die Zählerinhalte jeweils beim Auftreten von Liniensegmenten in der
entsprechenden Schräglage aufgefüllt werden. Die Zählerstände zeigen demnach die Häufigkeit des
Auftretens einer Schräglage an. Die Ausgangssignale der drei Zähler werden einem Vergleicher 91 zugeführt
der die Zähler beim Auftreten eines Signals »Aufzeich-
jG nungsträger-Ende« auf Leitung 93 abtastet Diese
Abtastung erfolgt demnach, sobald ein Aufzeichnungsträger oder ein Aufzeichnungsträgerbereich vollständig
abgetastet wurde. Auf einer der Ausgangsleitungen 101, 103 oder 105 erscheint dann ein entsprechendes
Ausgangssignal des Vergleichers 91. Dieses Ausgangssignal wird der in F i g. 1 dargestellten Steuerschaltung
25 zugeführt wodurch die Ablenksteuerung 7 so auf das Abtastraster einwirkt daß dessen Schräglage entsprechend
der ermittelten Schräglage des Zeichens eingestellt wird.
Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es demnach möglich, auch solche Zeichen abzutasten, die untereinander
verschiedene Schräglagen aufweisen, wie dies allgemein bei handschriftlichen Zeichen der Fall zu sein pflegt
Claims (2)
1. Anordnung zur Einstellung eines Abtastrasters oder einer Erkennungslogik auf die Schräglage von
abzutastenden bzw. erkennenden, auf einem Aufzeichnungsträger befindlichen, insbesondere handschriftlichen
Zeichen, wobei ein vorgegebener Bereich des Aufzeichnungsträgers abgetastet und gespeichert wird, die gespeicherten Abtastsignale
mit logischen Verknüpfungsschaltungen auf die Lage eines Linienzuges untersucht und daraufhin
Einstellsignale erzeugt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) die Abtastsignale werden digitalisiert und einem Matrixspeicher (13) zugeleitet, der an Steilen,
die bestimmten Schräglagen (z. B. 60°, 70°, 90°) entsprechen, Ausgänge für je eine Verknüpfungsschaltung
(51,53,55) aufweist,
b) jede Verknüpfungsschaltung (51, 53,55) liefert beim Vorliegen der entsprechenden Schräglage
ein Signal an je einen Zähler (81, 83, 85) zur Ermittlung der Häufigkeit des Auftretens der
Schräglagen auf einem Aufzeichnungsträger,
c) die Zählerausgänge führen an einem Vergleicher (23, 91) zur Ermittlung des höchsten
Zählerstandes und zur Erzeugung eines Einstellsignals entsprechend der am häufigsten
aufgetretenen Schräglage zur Einstellung des Abtasters oder der Erkennungslogik auf dieser
Schräglage.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellsignal zur Einstellung des
Abtasters oder der Erkennungslogik für ein oder mehrere der nachfolgend abzutastenden Zeichen
beibehalten wird.
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Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |