DE2452949B2 - Schriftzeichensignalverarbeitungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schriftzeichensignalverarbeitungsanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine besonders wichtige Art der Mustererkennung ist die Schriftzeichenerkennung, bei der das schwierige Problem auftritt, ein Schriftzeichen, das durch seine Deformation, durch von Flecken verursachtes Rauschen usw. beeinträchtigt ist, genau zu erkennen.

Bei einer bekannten Schriftzeichenerkennungseinheit wird ein gedrucktes Schriftzeichen vor seiner Erkennung abgetastet, wodurch weiße und schwarze Bits des Schriftzeichens jeweils in ein binäres Signal »1« oder »0« umgesetzt, d. h. quantisiert werden. Durch Abtasten des Schriftzeichens wird ein Helligkeitssignal, das sich kontinuierlich ändert, in zwei Signale in bezug auf einen passenden Pegel aufgeteilt, jedoch differiert die Druckqualität des gedruckten Schriftzeichens in einem weiten Bereich in Abhängigkeit von dem Zustand des verwendeten Druckers. Auch wenn dasselbe Schriftzeichen gedruckt wird, ändert sich seine Druckqualität in Abhängigkeit von dem Platz, auf den das Schriftzeichen gedruckt wird, von der Qualität des verwendeten Papiers, von der Beleuchtung usw. In einigen Fällen wird des weiteren die Ungleichförmigkeit der Druckqualität des gedruckten Schriftzeichens so, wie sie ist, quantisiert, oder Rauschen eines kleinen Fleckens um das Schriftzeichen wird, wie es ist, quantisiert, was die Erkennung des Schriftzeichens stört. Um dies zu vermeiden, wild ein

Verfahren verwendet, bei dem eine Dunkelinformation eines zu quantisierenden Maschenpunktes und eine Information der angrenzenden Maschen erhalten werden und eine binäre Information des zu quantisierenden Maschenpunktes in Beziehung zu den angrenzenden Maschen bestimmt wird. Dieses bekannte Verfahren ist sehr wirksam, jedoch werden die Dunkelheitspegel der angrenzenden Mascher.punkK. gemittelt und dann mit dem Dunkelheitspegel des zu quantisiererden Maschenpunktes verglichen. Demgemäß wird z. B. in dem Fall, in dem ein Schriftzeichenstrich einen halben, zu quantisierenden Maschenpunkt ß bedeckt und angrenzende Maschenpunkte A, A,..., die durch den Schriftzeichenstrich bedeckt sind, und diejenigen, die nicht durch den Schriftzeichenstrich bedeckt sind, im wesentlichen in der Anzahl einander gleich sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist, der Helligkeitspegel des zu quantisWenden Maschenpunktes B im wesentlichen gleich dem jedes angrenzenden Maschenpunktes, so daß die Quantisierung schwierig wird. Auf Grund des Rauschens in jedem Helligkeitspegelsignal wird des weiteren derselbe Maschenpunkt als weißes oder schwarzes Bit quantisiert, was die Schriftzeichenerkennung schwierig macht.

In diesem Falle ist dies, auch wenn der Helligkeitspegel des Maschenpunktes B zum Vergleich mit den Helligkeitspegeln der angrenzenden Maschenpunkte gewichtet wird, nicht eine grundsätzliche Lösung des Problems. Die Gewichtung des Dunkelheitspegels des Maschenpunktes B ist nämlich in einem solchen Fall, wie oben erwähnt, wenig wirksam, jedoch kann andererseits ein Rauschen auf Grund von Flecken nicht entfernt werden und die Möglichkeit, dieses zu quantisieren. ist groß.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schriftzeichensignalverarbeitungsanordnung zu

schaffen, um die Wirkungen von Änderungen in der Breite der Striche eines Schriftzeichens, die von unterschiedlicher Druckqualität bzw. Punktrauschen herrühren, zu unterdrücken. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der einen zentralen Punkt umgebende Teil in kleine Flächen aufgeteilt und die dunkelste dieser Flächen wird mit dem zentralen Punkt verglichen, wodurch das Signal des zentralen Punkts quantisiert wird.

Die Erfindung wird beispielhaft an Hand der Zeichnung beschrieben, in der zeigt

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Falles, bei dem ein zu quantisierender Maschenpunkt durch einen Schriftzeichenstrich verdeckt ist,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Beispiels der Schriftzeichensignalverarbeitungsanordnung der Erfindung,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Abtasten eines Schriftzeichens,

Fig. 4 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Beispiels jeweils eines Videoverstärkers und eines 3-Bit-A-D-Umsetzers, die bei dem Beispiel der Fig. 2 verwendet werden,

Fig. 5 A und 5 B Darstellungen zum Erläutern der Wirkungsweise der Schaltung der Fig. 4 zum Umsetzen einer Schriftzeichendunkclinformation in eine 3-Bit-Information,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Beispiels jeweils eines Videomairixspeichers und einer arithmetischen Einheit, die bei dem Beispiel der Fig. 2 verwendet werden,

Fig. 7 A und 7B Darstellungen von Beispielen der Auswahl der Maschen jeweils des zentralen Teils und des Umfangsteiis des Videomatrixspeichers,

Fig. 8 A und 8B jeweils Darstellungen des Ausgangsteils des Videomatrixspeichers der Fig. 6 und seiner Schaltung im einzelnen,

Fig. 9A und 9B jeweils Darstellungen eines Grundschaltbildes eines Beispiels eines Addierkreises der Fig. 6 und eine Darstellung zur Erläuterung von dessen Arbeitsweise,

Fig. 10 ein Schaltbild eines Addierkreises für vier Maschen in Fig. 7B,

Fig. 11 ein Schaltbild eines Beispiels einer Maximumspitzenauswahleinheit in Fig. ft.

Fig. 12 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels des Addierkreises in Fig. 6,

Fig. 13 A und 13B Schaltbilder von Addierkreisen und Maximumspitzenauswahleinheiten in dem Umfangsteil und dem zentralen Teil des Videomatrixspeichers,

Fig. 14 ein Schaltbild für einen einfachen Vergleich des Ausgangssignals des zentralen Teils mit einem maximalen Ausgangssignal des Umfangsieils,

Fig. 15 A und 15B Darstellungen der Quantisierung nach der Erfindung,

Fig. 16A, 16B und 16C Darstellungen eines weileren Beispiels des Vergleichskreises zum Vergleichen des Ausgangssignals des zentralen Teils mit dem maximalen Ausgangssignal des Umfangsteiis und

Fig. 17 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels der Erfindung, bei dem eine Abtastung unter Verwendung von Phototransistoren in zweidimensionaler Anordnung ausgeführt wird.

Bei einer photoelektrischen Umsetzanordnung unter Verwendung einer eindimensionalen Anordnung von Photozellen, wobei Halbleiterelemente, wie Solarbatterien, Phototransistoren od. dgl. senkrecht zu einer AbtEistrichtung ausgerichtet sind, wenn ein auf einem Papier gedrucktes Schriftzeichen in horizontaler Richtung verschoben wird, wird ein Signal, welches das Schriftzeichen seitlich abgetastet hat, von jeder Photozelle abgeleitet. Ein gleichartiges Signal kann auch durch Rasterabtastung unter Verwend mg eines Abtasters mit wanderndem Lichtpunkt od. dgl. erhalten werden. Bei einer zweidimensionalen Anordnung von Photozellen, die in einer Ebene angeordnet sind.

wird des weiteren eine Abtastung eines Schriftzeichens als Ganzes mit einer Geschwindigkeit ausgeführt, die durch die Ansprechgeschwindigkeit der Photozellen bestimmt ist, so daß eine Abtastung mit hoher Geschwindigkeit möglich ist.

Fig. 2 ist ein Systemschaltbild einer Schriftzeichensignalverarbeitungseinheit unter Verwendung einer eindimensionalen Anordnung von Phoiozellen. In Fig. 2 bezeichnen 1 ein zu erkennendes Eingangsschriftzeichen, 2 eine Anordnung von Phototransistort.i, 3 einen Videoverstärker, 4 einen A-D-Umsetzci zum Umsetzen des Videoausgangssignals in ein quantisiertes Signal mit 3 Bits, 5 einen 5 x 5-Maschcnvideomatrixspeicher und 6 eine arithmetische Einheit.

Die Phototransistoranordnung 2 steht fest und das Eingangsschriftzeichen 1 wird in Richtung des Pfeils verschoben. Durch Abtasten von z. B. 64 Phototransistoren 2 wird die Dunkelinformation des Eingangsschriftzeichens 1 als ein analoges Reihensignal an den

Videoverstärker 3 angelegt und verstärkt. Das verstärkte analoge Ausgangssignal von dem Videoverstärker 3 wiiJ einmal durch den A-D-Umsetzer 4 in ein quantisiertes Signal mit 3 Bits uingesetzt. Hin Weißgrundpegel des Videoausgangssignals wird nämlieh zuerst bestimmt und das Videoausgangssignal wird bei entsprechenden Grenzpegeln abgeschnitten, wobei der obere bestimmte Pegel »0« ist und ein Dunkelpegel des mit höchster Druckqualität gedruckten Schriftzeichens »7« ist, wodurch eine Helligkcitsinformation des Videosignals von 8 unterschiedlichen Pegeln erzeugt werden kann.

Die acht Pegel können mit drei Bits dargestellt werden, so daß 2", 2¹ und 2² Ziffern jeweils in drei Videomatrixspeicher 5 mit z. B. 5 x 5-Maschen eingesetzt '5 werden. Die Inhalte der Videomatrixspeicher 5 werden durch die arithmetische Einheit 6 bearbeitet und letztlich in eine binäre Information von weißen und schwarzen Bits quantisiert.

Die jeweiligen Teile der in Fig. 2 gezeigten Anord- ^:!0 nung werden nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Schriftzeichenabtastverfahrens, das gemäß Fig. 2 verwendet wird. Wenn die Phototransistorenanordnung 2 feststeht und ein Schriftzeichen von rechts ^a5 nach links verschoben wird, ist eine Aufwärtsabtastung der Phototransistorenanordnung 2 äquivalent einer Folgeabtastung eines festen Schriftzeichens von der linken unteren Seite zu der oberen rechten Seite. Die Länge der Phototransistorenanordnung 2 wird so ausgewählt, daß sie merklich größer als die Höhe des auf dem Papier gedruckten Schriftzeichens ist, so daß, auch wenn sich das gedruckte Schriftzeichen etwas nach oben oder nach unten bewegt, eine Abtastung möglich ist. Bei dem dargestellten Beispiel wird die Länge der Anordnung 2 in 64 Bits (0 bis 63) geteilt und ein Phototransistor wird für jedes Bit verwendet.

Fig. 4 ist ein Schaltbild eines Beispiels jeweils des Videoverstärkers 3 und des 3-Bit-A-D-Umsetzers 4, die gemäß Fig. 2 verwendet werden.

In Fig. 4 bezeichnen 3 den Videoverstärker. 4 einen Taktsynchronisier- und Codierkreis, 41 Vergleichskreise, 42 Widerstandsteiler, 43 eine Diode, 44-1 und 44-2 Pegelschieber und 45 einen Kondensator. Die Diode 43, die Pegelschieber 44 und der Kondensator 45 bilden einen Pegelfolge- und einen Pegelschiebekreis. Der Pegelschieber 44-1 erzeugt z. B. einen Pegel (den Pegel 0), damit ein Weißpegel eines Videosignals nach oben entsprechend einem Grenzrauschen verschoben wird und der Pegelschieber 44-2 den obenerwähnten Weißpegel auf einen Pegel (den Pegel 7) nach oben verschiebt, der um einen vorbestimmten Wert höher als der Pegel des Videosignals entsprechend der größten Dunkelheit des gedruckten Schriftzeichens ist. Dann wird das Signal durch die Widerstandsteiler 42 zwischen den Pegeln der Pegelschieber 44-1 und 44-2 geteilt, um Grenzpegel 0 bis 7 zum Abschneiden zu erhalten.

In einem solchen Fall der Abtastung von Schriftzeichen mit dem eindimensionalen Element in Fig. 3, damit die Punkte an voneinander bezüglich der Zeit unterschiedlichen Stellen abgetastet und gleichzeitig beobachtet werden können, ist es notwendig, die Zeitdifferenz auf Grund der Abtastung zu kompensieren. Im allgemeinen ist eine Verzögerungszeit von etwa 250 μ& für fünf Abtastlinien erforderlich, jedoch erzeugt eine übliche analoge Verzögerungsleitung eine Verzögerung von nur einigen ^s, so daß keine Wahl noch ?J?li

besteht, dennoch Schieberegister zu verwenden. Da durch die Abtastung erhaltene analoge Signal muß deshalb in ein digitales Signal uingesetzt werden. Tat sächlich ist im Falle einer parallelen Abtastung mit einem zweidimensionalen Element das Vorstehende nicht erforderlich.

Gemäß Fig. 4 wird ein analoges Signal in acht Si gnalc geteilt, wodurch das Signal in ein quantisiertes Signal mil 3 Bits umgesetzt wird.

Ein analoges Signal durch photoelektrische Umsetzung, das von einem Eingangsanschluß EIN in Fig. 4 zugeführt wird, wird durch den Videoverstärker 3 verstärkt und mit jeweiligen Pegelpotentialen verglichen, die durch die Widerstände 42 eingestellt sind, und ausgeschnittene Signale werden dem Taktsynchronisier- und Codierkreis 4 zugeführt. Nach der Einstellung des Gleichspannungspegels und der A171 plitucic des Videosignals durch den Videoverstärker 3 wird nämlich das Videosignal durch ein Weißpegelsignal aufgeschnitten, das durch die Widerstände 42 in sieben Signale geteilt ist, und dann werden die uuige schnittenen Signale einer A-D-Umsetzung in dem Codierkreis 4 unterworfen.

Gemäß Fig. 4 wird des weiteren die Weißpege! Schwankung durch den Kondensator 45 und die Diode 43 korrigiert, um eine Pegelverschicbung auszuführen. Der Weißpegel schwankt nämlich mit der Dun kelheit des Papiers, auf das Schriftzeichen gedruckt sind, mit der Art der Beleuchtung usw., so daß eine Pcgelverschiebung, die dem Weißpegel mit eine· Zeitkonstante von τ = Cl X R und im wesentlichen proportional der Schwankung des Weißpegels folgt. erreicht wird und ein Abschneiden ausgeführt wird

Fig. 5 erläutert die Umsetzung durch den 3-Bit-A-D-Umsctzer 4 in Fig. 2. Fig. 5 A zeigt die Wellenform des analogen Ausgangssignals von dem Video verstärker 3 und Fig. 5 B zeigt Wellenformen, ir welche das in Fig. 5 A gezeigte analoge Ausgangss; gnal in Helligkeitspegel von 3 Bits umgesetzt wird

Das analoge Ausgangssignal wird nämlich bei achi Pegeln in dem A-D-Umsetzer 4 aufgeschnitten uru in eine binäre Information von 3 Bits entsprechen! jedem Pegel umgesetzt. Dann wird die Bitinformatioi jeweils von 2", 2¹ und 2² Ziffern der umgesetzten binären Information als Reihensignal von dem A-D-Um setzer 4 abgeleitet und jedem der Videomatrixspei eher 5 zugeführt.

Fig. 6 zeigt die Ausbildungen der Videoma;ri>; speicher 5 und der arithmetischen Einheit 6. die ir Fig. 2 gezeigt sind.

In Fig. 6 bezeichnen 5-0, 5-1 und 5-2 Matrizen dei 5X5 Maschen jeweils für die 2°-, 2¹- und 2²-Ziffern 7 Schieberegister, die jeweils Videomatrixspeiche: bilden. 8 Verzögerungsleitungen zum Einstellen einei Abtastzeit, 9 einen Addierer für den Helligkeitspege des zentralen Teils der 5X5 Maschen einschließlicr dessen zentralen Punktes, siehe Fig. 7A, 10-1 bi: 10-12 Addierer für die Heüigkeitspegel der kleiner Flächen, welche den zentralen Teil umgeben, siehu Fig. 7B, 11 eine Spitzenauswahleinheit und 12 einer Komparator.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die binärt Information jeweils von 2°-, 2¹- und 2^:-Ziffern jede der Matrizen 5-0, 5-1 und 5-2 von dem A-D-Umset zer 4, der in Fig. 1 gezeigt ist, zugeführt. Wenn näm lieh bei dem dargestellten Beispiel die Information de 2°-Ziffer aufeinanderfolgend von dem Register 7 τι dem nachfolgenden über die Verzögerungsleitungen j

verschoben wird, ist in jedem der Register 7 » 1« oder »0« der 2"-Ziffer des Dunkelheitspegelsigruils jeder der gegebenen 5x5 Maschen eingestellt, von denen angenommen wird, daß sie das Eingangsschriftzeichen 1 überdecken. In gleichartiger Weise wird die Information der 2'-Ziffer des Helligkeitspegelsignals jeder der 5 X 5 Maschen in der Matrix 5-1 eingestellt und wird die Information der 2²-Ziffer in der Matrix 5-2 eingestellt.

In dem Addierer 9 wird ein Wert, der das Helligkeitspegelsignal der zentralen Masche 13 der 5x5 Maschen, multipliziert mit einem Gewicht, z. B. 4, wie in Fig. 7 A gezeigt ist, darstellt, mit den Helligkeitssignalwerten von acht Maschen addiert, welche die Masche 13 umgeben. Der Addierer 10-1 führt die Additionen der Dunkclheitspegelsignalwerte der jeweiligen Maschen einer kleinen Fläche von 2x2 Maschen aus, deren Zentrum Pl ist und die um die Zentralmasche 13 angeordnet sind, wie in Fig. 7B gezeigt ist. Die kleinen Flächen, deren Zentrum Pl. Pl, P3... ist. werden nachfolgend mit Pl, P2, P3... bezeichnet. Der Addierer 10-2 addiert die Dunkelheitspegelsignalwertc der jeweiligen Maschen der kleinen Fläche P2.

Die Spitzenauswahleinheit 11 bestimmt ein maximales Ausgangssignal unter den Ausgangssignalen von den Addierern 10-1 bis 10-12 auf den kleinen Flächen Pl ois P12. Der somit durch die Spitzenauswahleinheit 11 bestimmte Maximalwert wird mit dem Ausgangssignal von dem vorstehend erwähnten Addierer 9 verglichen. Wenn das letztere Ausgangssignal großer als das erste Ausgangssignal ist, wird es in ein Schwarzbit als ein binäres Signal der in Fig. 7 A gezeigten zentralen Masche quantisiert. Im entgegengesetzten Falle wird es in ein Weißbit quantisiert.

Da die Information in den in Fig. 6 gezeigten Schieberegistern verschoben wird, wird die gesamte Fläche des Eingangsschriftzeichens 1, das in Fig. 1 gezeigt ist, durch die vorstehend erwähnen Matrizen der 5x5 Maschen abgetastet und eine Information jeder masche der gesamten Fläche des Eingangsschriftzeichens 1 wird quantisiert. Nachfolgend werden die jeweiligen Teile der Fig. 6 im einzelnen beschrieben.

Die Information jeder 2"-. 2¹- und 2^:-Ziffer. die von dem 3-Bit-A-D-Umsetzer in Fig. 4 abgeleitet wird, wird den Schieberegistern 7 jeder der Matrizen 5-0, 5-1 und 5-2 zugeführt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind im Falle der Abtastung des Schriftzeichens die vertikalen Ordinaten 64 Bits, nämlich 0 bis 63, so daß im Zeitpunkt der Vervollständigung der ersten Abtastung 59 Bits ar. die Verzögerungsleitung 8 angelegt werden und die verbleibenden 5 Bits in dem Schieberegister 7 eingestellt werden. Mit fünf Abtastungen wird der Videomatrixspeicher 5 mit 5X5 Maschen mit den Bits gefüllt, und zu dieser Zeit wird die linke untere Ecke der Abtastfläche abgetastet und wird das Abtastsigna] in jedem Schieberegister 7 eingestellt. Zum nächsten Zeitpunkt werden 5x5 Maschen, die um ein Bit bezüglich der vertikalen Ordinate nach oben verschoben worden sind, eingestellt und 5x5 Maschen tasten das Schriftreichen aufeinanderfolgend nach oben ab und dann tasten 5x5 Maschen, die nach rechts um ein Bit verschoben worden sind, das Schriftzeichen ab.

Fig. 8A veranschaulicht die Ausgangsstufe jedes Registers 7. In jedem Bit des Registers 7 wird »1« oder »0« der 2"-. 2^!- oder 2^:-Ziffer des Dunkelheitspegelsignals eingestellt. Bei dem vorliegenden Bei spiel wird das Ausgangssignal von dem Register " über eine Transistor-Transistor-Logik 51 in Ausbil dung mit offenem Kollektor abgeleitet. Der Grünt dafür besteht darin, daß eine genaue Ein-Aus-Aus gangsspannung erforderlich ist. die abzunehmen ist um eine analoge Operation in der folgenden Stufe zi erreichen.

Wie in Fig. 8 B veranschaulicht ist. ist die Transi

ίο stor-Transistor-L.ogik 51 in der Ausbildung mit offe nein Kollektor mit einer Stabilisierspannungsquellt ( + 5 V) über einen Widerstand verbunden. Der Tran sistor Ql wird, wenn er mit »1« eines hohen Pegel· von dem Register 7 gespeist wird, in seinen Aus-Zu stand eingestellt, um die Quellenspannung 5 V an sei nem Ausgangsanschluß Vans abzuleiten. Wenn de Transistor Ql andererseits mit »0« eines niedriger Pegels gespeist wird, wird er in seinen Ein-Zustanc eingestellt, um 0 V an dem Ausgangsanschluß Van.

vorzusehen.

Durch Stabilisieren der Spannungsquelle 5 V. wi< oben beschrieben, wird das Ausgangssignal von den Register 7 0 V oder 5 V, was eine genaue additiv« Operation in der nächsten Stufe erlaubt. Wenn da:

Ausgangssignal von einem üblichen Schieberegiste abgenommen wird, wie es ist, wird eine Streuung \ot etwa 3,0 bis 4,5 V in dem Ausgangssignal bewirkt Fig. 9 zeigt den Prinzipaufbaueines Beispiels jede

der Addierer 9 und 10-1 bis 10-12 in Fig. 6 und er läutert einen Maschenpunkt der 5x5 Maschen.

Damit digitale Signale mit 3 Bits, die für die ach Stufen U bis 7 kennzeichnend sind, in der Form analo ger Signale addiert werden können, wird eine D-A Umsetzung in dem Addierer ausgeführt. Die Schal tung der Fig. 9 ist aus dem einfachsten Widerstands netzwerk gebildet. In Fig. 9 bezeichnen 2". 2' und 2 jeweils die Ausgangssignaie von den Registern, d. h die Ausgangsspannung Vaus von 5 oder 0 V. wie obei im Zusammenhang mit Fi g. 8 beschrieben. + 5 V be zeichnet eine Stabilisierquellenspannung. r_{). r, un< r₂ bezeichnen Widerstände mit Werten, die der Glei chung r₀ = 2r, = Ar₁ genügen, r bezeichnet Wider stände, deren Werte im Vergleich mit dem Wert de Widerstands r, vernachlässigbar klein sind.

Wenn nur die Registerausgangsspannung 2" 5 V is und die anderen Spannungen 0 V sind, falls die Wi derstände r vernachlässigt werden, wird eine Span nung von 5 7 V an dem Ausgangsanschluß Vaus ab geleitet. Durch Kombinieren der Ausgangsspannun

gen 2°, 2¹ und 2² miteinander, wie oben beschrieben können die 3-Bit-Anzeigen der binärcodierten Dezi malzahJen in der Form vor, Spannungswerten von ach Stufen zwischen 0 und 5 V an dem Ausgangsanschlul Koks vorgesehen werden, wie in Fig. 9B gezeigt, si daß eine wirkungsvolle und wirtschaftliche D-A-Um Setzung ausgeführt werden kann.

Fig. 10 erläutert die Verbindung des Addierer (10-1 bis 10-12 in Fig. 6) für die vier Maschenpunkti in der vorher erwähnten kleinen Fläche in Fig. 7B Wie oben mit Bezug auf Fig. 9 beschrieben wurde wird das Ausgangssignal eines Maschenpunktes ii acht Spannungen zwischen 0 und 5 V geteilt, so dal durch Parallelschalten der Ausgänge der vier Ma schenpunkte, wie in Fig. 10 gezeigt ist. die Ausgangs spannungen in der Form von 32 Spannungswertet zwischen 0 und 5 V an dem Ausgangsanschluß Vau. vorgesehen werden können In Fig. 10 ist die Stabiü sierspannungsquelle aus Gründen der Vereinfachuni

weggelassen.

Strenggenommen ist das durch das obige Verfahren erhaltene Ausgangssignal nicht ein addiertes Signal, sondern das resultierende Ausgangssignal ist nichts als ein Signal proportional der Summe der Ausgangssignale der vier Maschenpunkte. Zwar ist eine tatsachliche Addition mit dem in Fig. 12 gezeigten Addierer möglich, jedoch ergibt dies Probleme der Polarität des Ausgangssignals, der Wirtschaftlichkeit und der Frequenzcharakteristik. Demgegenüber ist die Schaltung (der Fig. 10 bezüglich der voranstehenden Punkte sehr gut.

Auch im Falle der Erzeugung der Summe der Ausgangssignale der neun Maschenpunkte des zentralen Teils, wie in Fig. 7 A gezeigt, werden die neun Aus- '5 gütige in genau derselben Weise wie in Fig. 10 parallel geschaltet.

Fig. 11 ist ein Schaltbild eines Beispiels der Spit yenauswahleinheii 11 in Fig. 6.

Gemäß Fig. 11 werden zwölf Summen der Ausgangssignale Vans der vier in Fig. 10 dargestellten Maschenpunkte herausgeführt und jeweils an eine Diode 61 angelegt und dann fließt ein Strom zu einer gemeinsamen negativen Spannungsquelle -V. Die Diodenschalter 61 werden in ihren Ein- oder Aus-Zu-Stand in Abhängigkeit von dem Potential am Punkt 62 gebracht. Wenn die Spannung an jedem Ausgang Vaus positiv ist, hat der Punkt 62 dasselbe Potential v. ie die Ausgangsspannung Vaus des größten Wertes, *o daß die mit den anderen Ausgangsspannungen Vaus verbundenen Dioden alle in ihren Aus-Zustand gebracht werden. Demgemäß wird nur die Ausgangstpannung der vier Maschenpunkte mit dem größten Wert an dem Ausgangsanschluß AUS abgeleitet.

Fig. 12 ist ein Schaltbild eines Beispiels jedes der Addierer 9 und 10-1 bis 10-2 in Fig. 6.

Die Addierer der Fig. *-/' und 10 erzeugen ein Ausgangssignal proportional zur Summe der Ausgangssignale von den Registern, jedoch ist das Ausgangssignal Vaus von dem Addierer der Fig. 12 die tatsächliche Summe der Registerausgangssignale.

Durch Parallelschalten der Ausgangssignale 2", 2' und 2^: der jeweiligen Maschenpunkte und durch Anlegen dieser Ausgangsspannungen an einen Operationsverstärker OP AMP, wird an dem Ausgang Vaus ein Wert erhalten, d. h. die Helligkeitspegelwerte der jeweiligen Maschenpunkte derjenigen kleiden Flächer., die in Fig. 7 A und 7B gezeigt sind. Der Addierer dieses Beispiels hat jedoch Nachteile bezüglich der negativen Polarität der Ausgangswellenform, der Notwendigkeit vieler Operationsverstärker und des Problems der Frequenzcharakteristik. In den Fäilen der Addition des kleinen Bereichs der neun Maschen in Fig. 7 A und der Bereiche der vier Maschen in Fig. 7B jeweils unter Verwendung der Schaltung der Fig. 12 ist es notwendig, die Differenz entsprechend den individuellen Flächen zu kompensieren, indem ein konstantes Verhältnis auf einen Rückkopplungswiderstand R_u des Operationsverstärkers OP ■ AMP gegeben wird, um die Pegel zum Vergleich an der nachfolgenden Stufe gleichzumachen.

Fig. 13 A ist ein Schaltbild einer Anordnung zum Bestimmen des Maximalwertes der umgebenden kleinen Flächen in Fig. 6, und Fig. 13B ist ein Schaltbild einer Anordnung zum Bestimmen des Helligkeitspegels des zentralen Teils einschließlich des zu quantisierenden Punktes.

Gemäß Fig. 13 A werden die Ausgangssignale der kleinen Flächen jeweils von den Matrizen 5-0, S-I und 5-2 abgeleitet, wird die Summe der Ausgangssi gnale in dem Teil 71 erhalten und wird der größu Wert der Ausgangssignale in dem Teil 72 bestimmt um ein Ausgangssignal des Umgebungsteils E zu er halten. Gemäß Fig. 13 B werden die Ausgangssignak der neun Maschenpunkte des zentralen Teils abgegeben und die Summe der Ausgangssignule wird in deir Teil 73 erhalten, um ein Ausgangssignal des zentraler Teils C zu erhalten.

Fig. 14 ist ein Schaltbild eines Vergleichskreises 12 zum Vergleichen der Ausgangssignale des zentraler Teils und des Umgebungsteils.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden auch das Ausgangssignal von dem Addierer 9 für den zentralen Teil und das Ausgangssignal des Maximalwertes unter den Ausgangssignalen von den Addierern 10-1 bis 10-12 fur die umgebenden kleinen Flächen einem Komparatorkreis 12 zugeführt. Gemäß Fig. 14 sind Verstarker AMP /um Einstellen der Gleichspannungspegel und der Signalamplituden der obigen Ausgangssignale im Vergleich dazu vorgesehen. Wenn das Aus^angssignul des zentralen Teils großer als das Ausgangssignal des Umgebungsteils ist, wird das Ausgangssignal der Masche des zentralen Punktes in ein binäres Signal Schwarz quantisicrt, und im entgegengesetzten Fall wird das Ausgangssignal der Masche des zentralen Teils in ein binäres Signal Weiß quantisiert.

Fig. 15 A zeigt die Ausgangsspannung von dem Addierer 9 in ausgezogener Linie und das Ausuangssignal von der Spitzenauswahleinheit 11 in gestrichelter Linie, die in Fig. 6 dargestellt sind. Fig. 15 B zeigt eine quantisierte binäre Information.

Wie schematisch dargestellt ist, wird der Schwellwertpegel (in gestrichelter Linie) von der Maximumspitzenauswahleinheit 11 durch die Anwesenheit eines Schriftzeichenstriches beeinflußt und ein Rauschen auf Grund eines Flecks mit geringer Druckqualitat, in dessen Nähe ein Schriftzeichenstrich mit hoher Druckqualität vorhanden ist, wird entfernt. Damit wird eine Zweideutigkeit an der Randkante des Schriftzeichenstriches entfernt und eine Verarbeitung wird so ausgeführt, daß eine klare Randkante des Schriftzeichenstrichs vorgesehen wird. Gemäß Fig. 15 A betrifft ein Rauschgrenzpegel ein Rauschen auf Grund der Streuung in den Schaltungselementen und der Pegel wird eingestellt, wenn die Verstärker AMP eingeregelt werden.

Fig. 16 A ist ein Schaltbild eines weiteren Beispiels des Vergleichs des Ausgangssignals des zentralen Teils mit dem Maximalwert des umgebenden Teils.

Durch Vergleich des maximalen Werts des Ausgangspegels des umgebenden Teils mit dem Ausgangspegel des zentralen Teils wird »1« an dem Ausgang AUS abgeleitet, wenn der Ausgangspegel des zentralen Teils höher ist, und »0« wird erhalten, wenn der Ausgangspegel des umgebenden Teils höher ist. In einem solchen Falle wird der Ausgangspegel bezüglich seiner Impedanz durch einen Feldeffekttransistor 81 und einen Widerstand 82 geteilt und dann einem Komparatorkreis CMP zugeführt. Der Feldeftekttransistor 81 mit geerdeter Source ändert die Impedanz Ä81 zwischen seiner Source und seiner Dram mit dem Gatesignal, d. h. dem Pegelsignal des umgebenden Teils, und dient somit als Selbststeuer-Dampfungsghed. Wenn nämlich das Ausgangssignal des bmgebungssignals £ relativ klein ist, wird die Impedanz /?81 zwischen der Source und der Drain des

t «

Feldeffekttransistors 81 klein, so daß der Wert des dem Kuinpaiaioikieis CM" /:ugi_ii.mrieri Signa!:. EX «81 (#81+ RHI) ist und als relativ niedriger Pegel zugeführt wird. Wenn andererseits das Ausgangssignal V'£des umgebenden Teils relativ groß ist. wird es als Signal mit hohem Pegel an den Kompara torkreis angelegt. Gemäß Fig. 16 sind die Verstärker AMPl und AMPi nicht invert und ist tier Verstärker AMPl invert.

Im Falle der Bestimmung des Dunkelhcitspegels durch Abtasten eines Schriftzeichens wird im allgemeinen ein Schriftzeichen mit einem Strich hohei Druckqualität ausreichend über die gesamte Breite des Striches bestimmt, jedoch wird ein Schrift/eichen mit einem Strich mit geringer Druckintensität an einem unteren Pegel an der Randkante bestimmt und als schmaler Strich diskriminiert. Demgemäß erkennt auch in dem Fall von zwei gedruckten Schriftzeichen derselben Breite die Schrittzeichcnerkennungseinheit diese als zwei Schriftzeichen mit Strichen unterschiedlieher Breite wegen der unterschiedlichen Druckqn.ilitaten.

Mit der Schaltung nach Fig. 16 A wird diesel Naehlei! vermieden.

Fig. H)B zeigt ein addiertes Ausgangssigna! 83 des zentralen Teils und einen Wert H4 des addierten Aus gangssignais des umgebenden Teils eines Schrinzcichens von hoher Druekquaiitat und einen Wen 85 des addierten Ausgangssignals des umgebende;! Teils, das durch die Schaltung der Fig. 16 A körnt;, rt ist. F.ine Signalbreite, die als Schwarzpegel quantis.eit ist. wenn sie einfach an den Komparatorkreis CMP angelegt wird, ist derart, wie es durch 86 angezeigt ist. jedoch wird durch die Korrektur mit der Schaltung der Fig. 16 A ein korrigiertes Ausgangssignal 85 des umgebenden Teils dem Komparator CMP zugeführt. Deshalb wird die Signalbreite, die als Schwarzpegel quantisiert ist. in der Praxis derart, wie es durch 87 angegeben ist.

Fig. 16C zeigt die obigen Ausgangssignale eines Schriftzeichens mit niedriger Druckqualität. Wenn ein Ausgangssignal 89 des umgebenden Teils einfach an. einen Komparator CMP angelegt wird, wird eine Signalbreite, die als Schvvarzpegel zu quantisieren ist. als schmal erkannt, wie durch 91 gezeigt ist. jedoch wird durch die Korrektur mit der Schaltung der Fig. 16 A ein korrigiertes Ausgangssignal des umgebenden Teils dem Komparatorkreis CMP zugeführt, so daß die Signalbreite, die als Schwarzpegel zu quanlisieren ist, in der Praxis vergrößert wird, wie durch

92 angegeben ist.

Wenn das Ausgangssignal des umgebenden Teils groß oder klein in Abhängigkeit davon gemacht wird, ob die Druckqualität hoch oder niedrig ist, erhält der Komparatorkreis eine nichtlineare Charakteristik, so daß die Sehriftzeichenerkennungseinheit. auch wenn ein Wechsel in dei Dunkelheit zwischen verschiedenen Schrift/eichen oder verschiedenen Teilen desselben Schriftzeichens vorhanden ist, die Breite des Striches genau erkennen kann.

Fig. 17 zeigt ein weiteres Beispiel der Erfindung, das eine zweidimensional Anordnung von Photozellen verwendet.

Im Falle der Bestimmung des Helligkeitspegels duich eine Anordnung von Phototransistoren in einei Tbene wird z. B. eine Abtastung eines Schrittzeichens als Ganzes mit einer Geschwindigkeit in Abhängigkeil von der Ansprecligeschwindigkeii Jes Phototransistor^ ausgeführt, so dali eine Abtastung mit hoher Ge siJiwindigkeii möglich ist. Da des weiteren analoge Werte der Schnfizeithensignale erhalten weiden, weiden die bei den vorangehenden Beispielen \ei wendeten Verzogerungskreise und tue Schieberegister unnötig. Analoge Signale tier Helligkeit der jeweiligen Maschen jeder Fläche des umgebenden Il ils und dezentralen Fläche werden nämlich gleichzeitig in einem Teil 95 abnegeben und in einem Teil 96 addieit und ein Maximalwert nur des umgebenden 'Teils wird bestimmt und gleich/eilig werden der Glcichspimnungspegel und die Signalampiitude der zentialen Mäche in einem Teil 97 eingeregelt und letztlich werden der Maximalwert des umgebenden Teils und das Ausiiangssignal der zentralen Fläche miteinander in einem Teil 98 verglichen.

Mit der Anordnung der Fig. 17 kann die Sehiii'tzeiehenerkennungseinheit einen hohen Grad der Vcrar bettung ausführen und eine Zwischenverarbeiiung ir dem halle der Verwendung dei eindimensionalen An Ordnung von Photozellen vermeiden.

Wie voranstehend beschrieben worden ist. werder uemäß der Erfindung der Dunkelheilspegel eine¹· .1 quantisierenden Maschenpunktes und '!er hochsK Dunkelheitspegel der kleinen Flächen, welche dei Maschenpunkt umgeben, miteinander verglichen, uiii. wenn tier letztere Pegel eine höhere Druekquahtai al der erstere Pegel darstellt, wird der zu quan'lsicreiuU Maschenpunkt als Weißbit quantisieit. Dies \ermei det die Zweideutigkeit an der Randkank des Schritt Zeichenstriches, um die Randkante klar /11 mache; und Fleckenrauschen zu vermeiden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

'f Patentansprüche:

1. Schriftzeichensignalverarbeitungsanordnung, in der analoge Hell- und Dunkelsignale durch Abtasten eines Schriftzeichens erhalten und in binäre Schwarz- und Weißsignale quantisiert werden, wobei der binäre Wert des momentan betrachteten Abtastpunktes abhängig von den Helligkeitswerten der ihn umgebenden Punkte quantisiert wird, und die Schriftzeichenerkennung digital ausgeführt wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Extrahieren einer Beobachtungsfläche mit m x η Rasterelementen aus dem durch die Abtastung erhaltenen Hell-/Dunkelsignal, durch eine erste Addiereinrichtung zum Erhalten der Summe der Dunkelsignale einer Anzahl Von Rasterelementen, die den zentralen Teil der Beobachtungsfläche einschließlich des Rasterelements des zentralen Punktes bilden, durch eine ©der mehrere zweite Addiereinrichtungen zum Erhalten der Summe der Dunkelsignale mehrerer kleiner Flächen, die in der Beobachtungsfläche den zentralen Teil umgeben und aus einer Anzahl von Rasterelementen zusammengesetzt sind, durch eine Einrichtung zum Auswählen des dunkelsten Ausgangssignals der zweiten Addiereintichtungen und durch eine Vergleichseinrichtung turn Vergleichen des Ausgangssignals der ersten Addiereinrichtung mit dem Ausgangssignal der Auswahleinrichtung, um ein Signal zu erzeugen, das das Rasterelement des zentralen Punktes der Beobachtungsfläche als schwarz ansieht, wenn das Ausgangssignal von der ersten Addiereinrichtung dunkler als das Ausgangssignal von der zweiten Addiereinrichtung ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsfläche aus $ x 5 Rasterelementen besteht, daß der zentrale Teil aus 3X3 Rasterelementen besteht und daß »wolf kleine Flächen vorgesehen sind, von denen jede aus 2x2 Rasterelementen besteht, die den tentralen Teil und die benachbarten kleinen Flächen überlappen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Addiereinrichlung das Dunkelsignal des Rasterelements des tentralen Punktes durch eine Gewichtung vervielfacht und zu dem Dunkelsignal der anderen Ra- »terelemente des zentralen Teils addiert wird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtungeine Dämpfungseinrichtung mit nichtlinearer Dämpfungskennlinie aufweist, daß die Dämpfungseinrichtung mit dem Ausgangssignal der Auswahleinrichtung gespeist wird, um das Ausgangssignal so zu dämpfen, daß es dunkler oder heller in Abhängigkeit davon wird, ob es dunkel oder hell ist, und daß die Vergleichseinrichtung das Ausgangssignal von der Dämpfungscinrichtung mit dem Ausgangssignal der ersten Addiereinrichtung vergleicht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, bei der eine Abtasteinrichtung das Schriftzeichen eindimensional abtastet, um ein einziges Seriendunkelsignal zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Extrahierender Beobachtungsfläche einen AD-Umsctzer zum Umsetzen des analogen Seriendunkelsignals, das von der Abtasteinrichtung abgeleitet ist, in eine binäre Zahl mit mehreren Ziffern und m Schieberegister mit /»-Bits enthält, von denen jedes für eine Ziffer des AD-umgesetzten Dunkelsignals vorgesehen ist, wobei die m Schieberegister in Reihe über m -1 Verzögerungseinrichtungen verbunden und so angeordnet sind, daß die Summe der Verschiebezeit jedes Verschieberegisters und der Verzögerungszeit einer Verzögerungseinrichtung gleich einer Abtastperiode ist, wobei die Beobachtungsfläche von m X η Rasterelementen für jede Ziffer des AD-umgesetzten Dunkelsignals extrahiert wird und wobei die ersten und zweiten Addiereinrichtungen so aufgebaut sind, daß die Ausgangssignale von den für jede Ziffer vorgesehenen m X η Rasterelementen durch die Gewichtung entsprechend der Ziffer vervielfacht und addiert werden.

6. Anordnung nach Anspruch 1, bei der eine Abtasteinrichtung eine zweidimensionale Ausbildung mit mXn Photozellen aufweist und parallel ein Dunkelsignal von jeder Photozelle erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Extrahieren der Beobachtungsfläche aus mehreren Widerständen besteht, welche die Ausgänge der m X η Photozellen mit den Eingängen der ersten und zweiten Addiereinrichtungen verbinden, wobei eine Anzahl der Photozellen, die den zentralen Teil bilden, direkt mit der ersten Addiereinrichtung über die Widerstände verbunden ist und eine Anzahl der Photozellen, welche die umgebenden kleinen Flächen bilden, direkt mit der zweiten Addiereinrichtung über die Widerstände verbunden ist.