DE2623861B2

DE2623861B2 - Verfahren zum maschinellen Lesen von Schriftzeichen

Info

Publication number: DE2623861B2
Application number: DE2623861A
Authority: DE
Inventors: Arie Adriaan Leiderdorp Spanjersberg (Niederlande)
Original assignee: Nederlanden Volksgezondheid Welzijn en Sport VWS
Current assignee: Nederlanden Volksgezondheid Welzijn en Sport VWS
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1978-07-13
Also published as: FR2313717B1; BE842422A; CA1054718A; SE7605957L; JPS5744186B2; DE2623861A1; FR2313717A1; NL165863B; NL7506520A; CH616255A5; US4066999A; DE2623861C3; GB1515202A; JPS527636A; NL165863C; SE435219B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen Lesen von Schriftzeichen der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 definierten Art. Bei einem aus der DE-OS 24 32 129 bekannten

π Verfahren der genannten Art zum Lesen einzelner Schriftzeichen werden in ähnlicher Weise in einer Lernphase anhand repräsentativer Stichproben Häufigkeitswerte bestimmter Eigenschaften von Schriftzeichen registriert, woraufhin während der Kannphase für

2i) jede Zeichenklasse eine Multiplikation der Häufigkeitswerte aller angetroffenen Eigenschaften erfolgt und nach einem Vergleich der Produktwerte an Hand des höchsten auftretenden Produktwertes die Identität des Zeichens abgeleitet wird.

r> Bei einem anderen aus der DE-OS 22 27 016 bekannten Verfahren dieser Art werden ebenfalls in einer Lernphase statistische Häufigkeitswerte von Eigenschaften registriert. In der Kannphase erfolgt dort aber für jede Zeichenklasse eine Summierung der

jo Häufigkeitswerte der angetroffenen Eigenschaften und eine weitere Summierung der komplementären Häufigkeitswerte der nicht angetroffenen Eigenschaften, woraufhin eine Zusammenfassung beider Teilsummen erfolgt und die Identität des Zeichens an Hand des höchsten auftretenden Gesamtsummenwertes erfolgt.

Diese beiden bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß mit nur geringem Deutlichkeitsgrad ausgeprägte Eigenschaften des zu erkennenden Zeichens als nicht vorhanden gewertet werden, was insbesondere bei handgeschriebenen Schriftzeichen von Bedeutung ist und die Klassifizierung erschwert

Aus der DE-AS 12 21 042 ist ferner ein Verfahren zur Erkennung ganzer Wörter der menschlichen Sprache bekannt, bei welchem auch vorgeschlagen wird, die Wahrscheinlichkeit in Betracht zu ziehen, mit welcher ein bestimmter Buchstabe an einem bestimmten Platz eines Wortes auftritt, sowie die Wahrscheinlichkeit, mit welcher ein bestimmter Buchstabe in der Sprache auftritt, oder auch die relative Wahrscheinlichkeit des Auftretens der in Frage kommenden Wörter untereinandet.

Bei diesem Verfahren erfolgt als grundlegende Maßnahme der Vergleich eines neu gelesenen Wortes mit gespeicherten Bezugswörtern, wobei dessen einzel ne Buchstaben zunächst als richtig gelesen angenom men werden. Wird bei diesem Vergleich keine vollständige Übereinstimmung mit einem der gespeicherten Wörter erzielt, soll zusätzlich die Erfahrung berücksichtigt werden, daß beim maschinellen Lesen häufig Verwechslungen bestimmter Buchstaben untereinander auftreten, wie dies beispielsweise für die Buchstaben A und R oder D und O der Fall ist Hierzu wird vorgeschlagen, den Buchstaben solcher Verwechslungspaare vorübergehend eine gleiche Codierung zuzuordnen und dann Wahrscheinlichkeitsdaten der genannten Art einzubeziehen, wobei ebenfalls Multiplikationen solcher Daten angewendet werden, um an Hand des höchsten Produktwertes das richtige Wort

herauszufinden. Dieses Verfahren beruht auf der Tatsache, daß nur ein recht kleiner Prozentsatz der möglichen Buchstabenkombinationen ein sinnvolles Wort der menschlichen Sprache ergibt bzw. der sich daraus ergebenden Redundanz. Für oas einzelne Schriftzeichen, also den einzelnen Buchstaben oder die einzelne Ziffer, gibt es solche Redundanz aber nicht.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber ein verbessertes Verfahren zum maschinellen Lesen einzelner Schriftzeichen, bei welchem auch weniger deutlich ι ο ausgeprägt? Eigenschaften der zu lesenden Zeichen erfaßt und in die Auswertung einbezogen werden. Die hierzu vorgeschlagene Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 definiert. Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens und eine geeignete Vorrichtung ι ^r> zu dessen Durchführung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.

Wie in der genannten DE-OS 24 32 129 ausführlich beschrieben, kann ein Schriftzeichen einer aufeinanderfolgenden Betrachtung von oben und von unten sowie von rechts und von links her unterzogen werden, was zu dessen vier äußeren Seitenansichten führt Es kann auch horizontal und vertikal halbiert werden, wodurch innere Seitenansichten hinzutreten. Jede dieser Seitenansichten kann dann auf das Vorliegen bestimmter Eigen- >■> schäften untersucht werden.

Weiterhin kann von jedem zu erkennenden Schriftzeichen ein »Inselbild« abgeleitet werden, welches nur diejenigen Bildpunkte oder Bildflächen wiedergibt, die bei aufeinanderfolgender Betrachtung des Zeichens von allen Seiten her infolge der Abdeckung durch vorgelagerte Zeichenteile unsichtbar bleiben. Von solchen Inselbildern können ebenfalls wieder Seitenansichten abgeleitet werden, die auf das Vorliegen bestimmter Eigenschaften untersucht werden.

Die hier betrachteten Eigenschaften werden im folgenden in vier Gruppen unterteilt, deren erste Diskontinuitäten von Linienteilen (»Sprünge«) in der jeweiligen Seitenansicht beinhaltet. Die zweite Gruppe bezieht sich auf Neigungskonfigurationen von Linienteilen, die dritte auf das Vorhandensein von Endpunkten derselben und die vierte auf Anzahl und Lage von Inseln. Bei jedem Schriftzeichen wird dort für jede betrachtete Seitenansicht aus jeder Gruppe stets nur eine Eigenschaft bestimmt.

Zur Betrachtung sei hier angenommen, daß die Gruppe der Sprünge die Eigenschaften 50 bis S 6, die Gruppe der Neigungen die Eigenschaften WO bis H14, die Gruppe der Endpunkte die Eigenschaften EPO bis EPS und die Gruppe der Inseln die Eigenschaften ELO bis EL 6 umfaßt. UnbeachtJich ihrer Gruppenzugehörigkeit mögen alle in dem System möglichen Eigenschaften allgemein mit K und alle Schriftzeichenklassen allgemein mit /bezeichnet sein.

In der Lernphase wird für jede der in dem System möglichen Eigenschaften K die Wahrscheinlichkeit P bestimmt, mit welcher diese Eigenschaft bei den einzelnen Schriftzeichenklassen / auftritt, was in dem nachfolgenden Schema angedeutet ist:

Seitenansicht Eigenschaftsgruppen Eigenschaften Sch riflzeichcnk lassen

obere

linke

Sprünge	SO bis S6
Neigungen	//O bis H14
Endpunkte	EPO bis EPb
Inseln	ELO bis EL6
Sprünge	SO bis S6

PKi

Die Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes PKi erfolgt durch Zählung aller Musterschriftzeichen einer Schriftzeichenklasse, welche die Eigenschaft K aufweisen und Teilen der gefundenen Anzahl durch die Gesamtzahl der in dieser Klasse ausgewerteten Musterschriftzeichen. PKi = 0,9 würde also bedeuten, daß die Eigenschaft K bei Auswertung von 10 000 Musterschriftzeichen der betreffenden Klasse / in 9000 Fällen festgestellt wurde.

Wenn für jede der vier Eigenschaftsgruppen für jede der vier äußeren und jede der vier inneren Seitenansichten eine Wahrscheinlichkeitsmatrize aufgestellt wird, sind insgesamt 4 χ 8 = 32 Matrizen notwendig. Es ist aber vertretbar, bei den Endpunkten und bei den Inseln auf die inneren Seitenansichten zu verzichten, was eine Reduzierung auf 24 Matrizen ermöglicht Ein zu erkennendes Schriftzeichen wird dann derjenigen Klasse zugewiesen, für welche der Wert

ein Maximum wird.

gkist der höchste innerhalb einer Eigenschaftsgruppe auftretende Wertfaktor, wie an Hand der nachfolgend gezeigten Beispiele deutlich werden mag.

Mit Bezug auf die Zeichnungen soll nun im einzelnen das Verfahren zur Bestimmung der Wertfaktoren beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Sprung im Bildfeld eines Schriftzeichens, F i g. 2 einen »Extrasprung«,

F i g. 3 einen zu kleinen Sprung,
F i g. 4 zwei positive Sprünge und drei Neigungen,

F i g. 5 eine Neigung,

F i g. 6 eine lange, schwache Neigung,

F i g. 7 eine Neigung mit einem positiven und einem negativen Teil,
F i g. 8 eine negative/positive/negative Neigung,

F i g. 9 einen Endpunkt,

F i g. 10 ebenfalls einen Endpunkt.

F i g. 11 ein Beispiel mit Endpunkten,

Fig. 12 Inseln, Fig. 13 ein Schaltschema für die Verarbeitung der Wertfaktoren,

Fig. 14 ein anderes Schaltschema für die Verarbeitung der Wertfaktoren.

Sprünge

Der Wertfaktor eines Sprungs wird nach der Anzahl weißer Bildelemente zwischen dem Ende einer Durchschneidung und dem Anfang einer Durchschneidung auf der nächsten Zeile (Fig. 1) eines Bildes bestimmt, in welches das Schriftzeichen in bekannter Weise umgewandelt ist.

Sprünge sind Diskontinuitäten von Linienstücken, wobei positive und negative Sprünge zu unterscheiden sind. Wenn der erste Weiß-Schwarz-Übergang einer Abtastzeile bzw. einer Abtastspalte weiter von der vorderen Bildfeldkante entfernt liegt als der erste

Sprung

Schwarz-Weiß-Übergang einer vorausgehenden Abtastzeile bzw. Abtastspalte, liegt ein positiver Sprung vor bzw. bei umgekehrter Reihenfolge der Übergänge ein negativer Sprung. Für die Bestimmung des ^ri Wertfaktors der Sprungkonfigurationen wird ein Zähler benutzt, mit welchem die Anzahl der Sprünge in einer Seitenansicht gewählt werden kann. Die Höchstzahl, die gezählt werden kann, ist drei. Weiter gibt es für jeden Sprung zwei Register. Tritt ein Sprung auf, so werden ίο die weißen Bildelcmente, die den Wertfaktor des Sprungs bestimmen, gezählt. Je nachdem, ob es sich um einen positiven oder einen negativen Sprung handelt, wird die Zahl in dem entsprechenden Register notiert.

pos(itiv) ncg(ativ)

1	pi	»I

2	P2	»2
3	"Τη

Die Ik/cidimingcn /> I ... /)3 und n\ ... »3 geben den Wcrlfaktor an.

Unterschieden werden die nachstehenden Sprungkonfigurationen und dazugehörigen Wcrtfaktüren:

Code	Beschreibung	Sprung	Werl- faklor	Definition	2 · /imax -Xr
.SO	keine Sprünge	Sprung		; »-*■	- 2 · »max — Xe
.Sl	I pos. Sprung	Sprung	κ I	/>max - (V c- /imax)
,S 2	I ncg. Sprung		«2	»max - (V c- /imax)
.S3	I pos. Sprung H I pos.		K 3	ρ max - I - (/>.») min	V c - (pmax H »max)]
.S 4	I ncg. Sprung + I ncg.	*4	»max - 1 — (/>.») min
.V 5	I pos. Sprung -)- I ncg.	K 5	(pmax. »max) min - [
.S 6	mehr als 2 Sprünge	R ft	(S3) · (/>,») min
Hierbei ist

Ii = Breite bzw. Höhe des Schriftzeichcnbilds,

VJ c = Summe aller dazwischenliegenden weißen Bildclcmcnle bei den Sprüngen in cinci

einzigen Seitenansicht,

pmax = größte der drei Ziffern ρ I, p2 und p3, die den größten positiven Sprung angibt,

»max = größte der drei Ziffern » I, »2 und «3, die den größten negativen Sprung angibt,

/>max — 1 = zweitgrößter Wert von p\, p2 und />3,

»max — I = zweitgrößter Wert von ii I, »2 und »3,

(/),») min = kleinste der Ziflcrn ρ I ...p3und»l ... n3,

l/iniiix, »max) min = kleinere der beiden Ziffern ρ mn χ und »max,

[S3) = I, wenn (/>3, »3) φ 0,

= 0. wenn (/)3, »3) — 0.

Wie diese und nachstehende Formeltabellcn und μ zu den übrigen Eigenschaften der betr. Gruppe

Beispiele zeigen, sollen Konfigurationen von Schriftzei- beitragen, mit einem negativen Zeichen berücksichtig

chcnclementcn, die zu einer bestimmten Eigenschaft werden, beitragen, mit einem positiven Zeichen und solche, die

Nachstehend zwei Beispiele, wobei zu bemerken ist. daß, wenn der Abstand zwischen den Beginnpunkten zweier, aneinander anschließender Durchschneidungcn gleich der Hälfte der Breite bzw. der Höhe des Schi'ii'tzcichcnbilds oder größer ist, dies als ein Sprung (»Extrasprung«) betrachtet wird (Γ ig. 2).

H e i s ρ i c 1 I (I- i μ. 3)
Abliislresiiliiit (linke Scitciiiinsichl):

Sprung 1 : /> I ·■ 0 ii I ■= 3
Sprung 2 : /)2 0 ;i2 ■-- 0
Sprung3: /> 3 0 n3 0

Heiechimni! der Wertf:iktoren:

κ⁽⁾	=-_; X	3 =-■	- 5
κι	O	3	.- 3
κ -	r.. d	. 3	3
«3	= O	O -	O
K 4	- O	O	O
KS	--■ O	(I :	O
«ft	ο	ο .	O

Schlußfolgerung: Bei einem Schriftzeichen in der Klasse nach Fig. 3 ist der Werlfaktor gO am größten, d.h., die Eigenschaft SO (keine Sprünge) genießt den Vorzug. Der eine (negative) Sprung ist offenbar zu klein, als daß er Einfluß hätte. Der nächsthöchste Wertfaktor ist der Wertfaktor g2 für die Eigenschaft S2 (I neg. Sprung). Der Wertfaktor g 1 ist negativ, d. h., die entsprechende Eigenschaft hai noch weniger Einfluß.

Uc i s ρ i c 1 2 (l^;i μ. 4)
Abtiislresulliil (linkt¹ Scitciumsicht):
B - /Js IX

Spiunyl : /' I 4 /ι I . 0
Sprunu2 : />2 7 /ι2 Ο
s : />3 0 /i3 - 0

Murcchiutng dc-i Werlliiktoien:
«0 ·; Il 2

«2 0 11

K 3 4 ■ 0 4

j;4 -- 0 0 0

i-5 -- 0 -- 4 -- - 4
jjd I) U - 0

Schlußfolgerung: Bei einem Schriftzeichen in der Klasse nach Fig.4 ist der Wertfaktor g3 am höchsten, d. h., die Eigenschaft .S3 (zwei pos. Sprünge) genießt den in Vorzug. Ihr folgt direkt die Eigenschaft eines pos. Sprungs (vergl. g 1 für 51). Der Wertfaktor gl ist für das Auftreten eines einzigen neg. Sprungs (S2) sehr negativ ( — 11), so daß die entsprechende Eigenschaft keinen Einfluß hat.

Neigungen

Der Wertfaktor, der einer Neigungskonfiguration zuerkannt wird, wird durch die Zahl der Bildzeilen, über

2" die die Konfiguration sich erstreckt, bestimmt. Die Neigung wird nachstehend in etwas anderer Art und Weise definiert als in dem bekannten System entsprechend der DT-OS 24 32 129. Es handelt sich um eine Neigung, wenn sich bei zwei oder mehr aufeinandcrfol-

2"> genden Zeilen eine Änderung des Abstands im Verhältnis zu der Seite des umschließenden Rechtecks ergibt. Hierzu gehört auch das Verspringen eines einzigen Elements in einer Zeile, wenn in der nächsten Zeile keine Änderung des Abstands auftritt (vgl. F i g. 5).

in In diesem Fall ist in den Zeilen 3 und 4 für die linke Seitenansicht eine neg. Neigung gegeben. Setzt sich die Linie danach noch fort, so wird jede zweite Zeile gezählt. Vergl. Fig. 6.

Der Wertfaktor der neg. Neigung ist damit 5. Eine

η Neigung endet stets mit einem Sprung oder einem Extrasprung.

Die Höchstzahl aufeinanderfolgender Neigungen, die in einer Seitenansicht registriert werden kann, beschränkt sich auf 4. Bei einer zusammengesetzten

«tu Neigungskonfiguration — wenn z. B. einer neg. Neigung eine positive folgt — bestimmt sich der Wertfaktor nach dem Maß der Gleichheit der zwei Teilgebiete (Symmetrie der Neigungen). Vergl. F i g. 7.

Die erste Neigung in der linken Seitenansicht ist in 3

•r> Zeilen negativ (nh 1). Die zweite Neigung ist in 5 Zeilen positiv (ph 2). Der Wertfaktor der Eigenschaft »neg. Neigung, pos. Neigung« wird dadurch gefunden, daß der kleinere Wert der zwei Ziffern nh 1 und ph 2 bestimmt und mit 2 multipliziert wird. Schreibweise: 2(nh 1, ph 2)

w min. Der Wertfaktor ist also 2-3 = 6.

In dem Beispiel mach Fig.8 muß der Eigenschaft »neg. Neigung, pos. Neigung, neg. Neigung« der höchste Wertfaktor zuerkannt werden. Der Wertfaktor wird dadurch gefunden, (IaD der kleinste Wert der Ziffern

τ; nh\,ph2 und nh 3 ermittelt und mit 3 multipliziert wird. Schreibweise: 3 (nh 1, ph 2, nh 3) min.
In dem vorstehenden Beispiel ist der Wertfaktor der Eigenschaft »neg., pos., neg.« also 3 -3 = 9.
Der Registrierung des Wertes der aufeinanderfolgen-

wi den Neigungen dienen acht Register: ph I ...ph4 und nh\ ... nhA. Die ρΛ-Register enthalten die Daten der positiven und die! πΛ-Registcr die der negativen Neigungen. Es gibt Fälle, in denen die Register ph 4 und nh 4 beide leer sind — Schreibweise: (p,n) h 4 = 0. Ditnn

<i^r> sind also höchstens drei Neigungen in einer Seitenansicht gegeben. Zu unterscheiden sind die nachstehenden NcigungskonNgurationcn und dazugehörigen Werlfaktorcn:

Code

//10 //Il

Beschreibung

keine Neigung

pos. Neigung neg. Neigung pos. pos. Neigung

Wertfaktor Definition

neg. neg. Neigung

pos. pos. neg.

pos. neg. pos.

pos. neg. neg.

neg. pos. pos.

neg. pos. neg.

pos. neg. Neigung >;4

lieg. pos. Neigung j»5

' η -Σ/ι I · ιιια

[/Wi max -(^ /ι -p/imax)| · ///'.'4

[ii/imax -

(i/imax)] · ///-.'4

höchster Wert von:

[2!(/WiI, ii/i2|min (/>. n)/i3!| · IUA

[2!(/Wi2, ii/i3) min (/>. ii)/il|| ///-.'4

höchster Wert von:

12!(/Wi I, fi/i2) min -(p, ii|/i3|| · IHA und

[ 2!(/Wi 2. nli3) min (/>. n) /ι I! | ■ ///.4

höchsler Wert von:

[2!(»i/i I, /Wi2) min -(/>, »i)/i3j] · ///-.'4 und

[2|((i/i2, /Wi3) min - (p, ii) h I! | ■ ///.'4

höchster Wert von:

|2!(ji/i I. i(/i2) min -- (p, ii)/i3! | · ///'.'4 und

|2!(ii/i2. ii/i3) min (/), ii)/il|] · ///-.'4

höchster Wert von:

3!(/Wi I, /Wi2, )i/i3) min (ρ, η) /i4i iiiul

3!(/Wi2, p/i3, /i/i4) min Ip, n) Ii W

höchster Wert von:

3;(/Wi I, ii/i2, /Wi3) min Ip. ill /i4; und

3|(/Wi2, nli}, /Wi4) min - (/', n) Ii I j

höchster Wert von:

3!/WiI, ii/i2, (i/i3) min - (ρ. »ι) /i4| und

3|(/Wi2, n/i3, /)/i4) min - (p, /i) Ii 11

höchster Wert von:

3|/i/i 1, /Wi2, /Wi3) min -- (p, n) /i4| und

3!(ii/i2, p/i3, p/i4) min - (/>, /ι) /ι I j

höchster Wert von:

3|(»i/il,/Wi2,/i/i3)min - (p, n) /i4| und

3|(/i/i2, p/i3, ii/i4)min - (/>, »i)/il!

Il

Ol Isi'l/UIIL!

C¹DiIe

Beschreibung

Werlfaktor Definition

ncg. neg. pns.

lieg. pos. lieg. pos. j; I·'

Neigungen ij

höchster Weil von:

3|(h/i I. nlil. /)/i.M min - (/>, n) /i4|

llllll .^!(;i/i2. n/i3. /i/i4) min - (/>. /ι) h 11

4(n/i I. /)/i2. u/i.l />/i4) min

!('13!

Hierbei ist:

I) = Breite bzw. Höhe des Musters,

V/i = Summe aller Neigungswerte,

///:' 4 = \dh(p,n)h4 = 0,

= 0d\s(p,n)h4 = # 0,

GH = 1 als #13 = 0,

= 0 als g 13 jfc

Die Neigungskonfigurationen »pos.pos.pos.« und »neg.neg.neg.« sind nicht erwähnt, weil sie sehr selten vorkommen. Die Konfiguration mit den vier Neigungen »neg.pos.neg.pos.« aber wird gesondert behandelt (H 13), weil zu erwarten ist, daß gerade diese Konfiguration bei den Ziffern »3« und »8« sehr oft auftritt.

Beispiel [Y i g. 4, linke Seitenansicht):

Hh 13 0 t 3

/i/i I
!•hl

I)

«I - I

" ⁹ «3 ,

«4 - «5 =0 Ii 6 -- 6 «7 --- 0 K K =.· 0 K') = 0 KlO = 0 L'l I = 0

/i/i I ////2 /i/i 3 /i/i 4

13 -ι ■> -

0 0 4

(13 ')) - I-

I- hl)

«13 - = 0

K 14 - 0

Endpunkte

Endpunkte sind dadurch harakterisiert, daß die Zahl der Bildelemente s in der Breite der Linien geringer ist als die Zahl der Zeilen p, über die das betr. Linienstück sich erstreckt (Fig. 9). Wird die linke äußere Seitenansicht in bezug auf Sprünge und Neigungen behandelt, so bildet sich zugleich die Endpunktkonfiguration für diese Seitenansicht. Die Zeilen mit Bildinformation werden, der Reihe nach von oben ni:ch unten, nach links aus der Matrix geschoben. Während dieses Prozesses wird jeweils festgestellt, wieviel inschließende Bildelemente sdie Breite der Linie erfaßt. Diese Zahl wird vorläufig in einem Arbeitsspeicher feⁱ !gelegt. Wird ein Wert s konstatiert, der größer ils der in dem Register gespeicherte Wert ist, dam wird dieser neu gefundene Wert (s max) registriert. W .-iter wird gezählt, über wie viele Zeilen ρ sich der Ei dpunkt erstreckt. Für jede

Zeile wird aufs neue das Verhältnis --— bestimmt.

ν max

Ist der neu berechnete Weit größer als der vorübergehend in einem Register ge.peicherte Wert, dann wird der neue Wert registriert. Auf diese Weise erhält man den Höchstwert des Verhältnisses— ■■£—-.der während

j max

der Bildung der Endpunktkonfiguration auftritt.

In dem Beispiel nach Fig. 9 r,t der Höchstwert des Verhältnisses

s max 2

Dieser Wert bestimmt den Wertfaktor, welcher der Eigenschaft zuerkannt wird.

Bei der Betrachtung aller äußeren Seitenansichten werden zuerst die Positionen der Extreme bestimmt. Ein Extrem ist dann gegeben, wenn ab der Außenseite des Rechtecks die erste Durchschneidung der Bildfläche konstatiert wird. Die Position des Extrems ist das letzte schwarze Bildelement der Durchschneidung.

In dem Beispiel nach Fig. IO hat das Extrem bei der oberen Seitenansicht, die Position k = 10, r = 4. Die Zählung der Zeilen, die zu dem Endpunkt gehören, wird eingestellt, sobald kein korrekter Anschluß zwei aufeinanderfolgender Durchschneidiingen mehr gegeben ist. Es wird eine ODER-Funktion der aufeinander-

folgenden Zeilen des Bilds hergestellt. Wird der ODER-Funktion Zeile η hinzugefügi, so wird geprüft, ob die zu einem Endpunkt gehörige Durchschneidung in Zeile (n- 1) aus anschließenden schwarzen Bildelcmentcn innerhalb des ODER-Gebiets besteht. Nur wenn das der FaIl ist, trägt Zeile Cn-I) zu dem Wert des Endpunkts bei. Bei der neuen Eigenschaftsbestimmung unterscheidet man die gleichen Endpunktkonfigurationen wie in dem System nach der genannten DT-OS 24 32 129. Die Codierung gibt an, ob die Extreme von Endpunkten oben oder unten in einer Seitenansicht

LiKlpunklkonliLMirationen mit da/uiiehürijicn (icuichicn gegeben sind.

Die ermittelten Werte der Endpunkte, die zu der Positionen der dazugehörigen Extreme im Verhältni; stehen, werden in vier Registern b\, 2 und οΐ,ί gespeichert.

Die in dem oberen Teil der Seitenansicht gefundene! Werte der Endpunkte werden in den Registern b 1 bzw b 2 und die Werte der im unteren Teil der Scitenansich ermittelten Endpunkte in den Registern öl und oi gespeichert.

Code	Beschreibung	Wert faktor
*IiI'O*	keine Endpunkte	«(»
uv ι	1 lindpuiikl oben
*IiVl*	I Endpunkt linien	«:
*IiI'3*	2 Endpunkte oben
*IiI'4*	I Endpunkt oben, i lindpunkte unten	«4
*IiI'5*	2 Endpunkte unten	«?
*IiI'6*	mehr als 2 Endpunkte

Definition

(M H /)2 H (»1 H o2l

I/» 1,2) max - l(/il.2)min ι öl

(ο 1,2) max !((»1.2| min 4 l> I

(/> 1,2) min - Io J,2) max

!(M.2) max, {<> 1.2) max! min !(/ι 1.2) min -\ (ο 1.2) min;

(ii 1,2) min — (h 1.2) max

' (/> 1.2 ο 1,2) . . .. wobei dieser Mindest«erl j O ist. und nicht mehr als 1 Register leer sein ilarl

l'iir die Endpunkte der linken Seitenansicht nach dem Heispiel It. 1·' i g. 1 I werden die nachstehenden Höchstwerte des Verhältnisses

χ max

rcuisii lei 1:

K)
öl ., * 5

■* O

Aufgrund der Definitionen berechnete Wertfaktoren:

go =	-5
*g\ -*	-5
g2 =	+ 3
^3 -	__ 4
β-4 =	O
^5 =	-1
gb =	+ 3

Die Eigenschaft »mehr als 2 Endpunkte« hat also den gleichen Wertfaktor wie die Eigenschaft »1 Endpunkt unten«.

Inseln

Die Art und Weise, in der die Inseln aus dem ursprünglichen Schriftzeichenbild abgeleitet werden, ist die gleiche wie die im Rahmen des bekannten Systems Die weitere Verarbeitung aber verläuft völlig anders.

Nach dem die Inseln gebildet sind, wird für jede Inse das Extrem, d. h. die Zeile, auf der die Insel zurr erstenmal konstatiert wird, ermittelt und festgestellt, ob es in der oberen oder unteren Hälfte einer Seitenansicht erscheint. Selbstverständlich wird das für alle viel äußeren Seitenansichten getan.

Wir unterscheiden die nachstehenden Konfiguratio nen:

ELO- keine Insel

EL 1 — 1 Insel, Extrem oben

EL2 — 1 Insel, Extrem unten

EL3 - 2 Inseln, 2 Extreme oben

EL4 — 2 Inseln, 1 Extrem oben, 1 Extrem unten

EL5 - 2 Inseln, 2 Extreme unten

£7.6 - mehr als 2 Inseln.

Der Wertfaktor jeder einzelnen Eigenschaft be stimmt sich durch die Zahl der Zeilen, über die die Inse sich erstreckt. Um auf einfache Art und Weise der Extremwert und die Zahl der Zeilen, über die sich eint Insel erstreckt, zu bestimmen, wird die ODER-Funktior je zweier aufeinanderfolgender Zeilen gebildet. Solange die Durchschneidung einer Insel eine geschlossene Kette schwarzer Bildelemente bildet, gehört sie zu dei betr. Insel. Für die Registrierung dienen vier Registei et,e2,ftundf2.

Für Inseln, deren Extrem im oberen Teil de Seitenansicht liegt, wird das Total der Anzahl Zeilen fü die betr. Seitenansicht in den Registern e I bzw. c 2, fü solche, deren Extrem im unteren Teil der Seitenansicht liegt, in den Registern f 1 bzw. (2 registriert.

In einer Bildhälfte können also maximal zwe Inselextreme verarbeitet werden. Erscheinen in eine

15

Bildhärte mehr als zwei Inselcxtreme, so werden die überzähligen Extreme und damit die betr. Inseln außer Betracht gelassen.

Wir unterscheiden die nachstehenden Inselkonfigurationen und dazugehörigen Wertfaktoren:

Beschreibung

keine Inseln

I Insel. Hxtiem oben

1 Insel, Hxlrcm unten

2 Inseln. 2 I ixt reine oben

2 Inseln. I Lxtreni oben I Hxlrcm unten

Wertfaklor Definition

K»

R H- (ei + <·2-ι /ι ^ /2)

(ιΊ. 2) max !(el. 2) min H /1 H /2|

1/1.2) max - !(/1.2) min -fei H vl\

2(ίΊ, 2) min - (/I Λ /2)

2|(cl, 2) max'(./1. 2) max! min - !(el, 2) min + (M. 2) min!

2 Inseln, 2 L:\ticine unten i;5 mehr als 2 Inseln jjft

2(/ 1, 2) min - (rl -I c2)

χ (rl, 2,/I. 2) .... wobei dieser Mindest wert
nicht mehr als I Register leer sein darf

0 und

■1 I «0 =-.

2(1

(I I 3 i 5 ) 0) -5 9 -

«I --■ 3 -(I (5 I Ol = 3 ft

«2 -- 5 (0 1 M 3) - 5 4=41

K 3 = 2.1 - (5 I 0| - 2 - 5 = -

20 n4 ---- 2.3 -(I 1 O) - 6 I - I

it5 = 2.0 -(M 3) ■■ 0 - 4 r., _

K 6 = 3.1 ■ = --= H

I'm die Daten tier oberen Seitenansicht werden für Der Eigenschaft »mehr als 2 Inseln« ist der höchste

das Beispiel nach I'ig. 12 die nachstehenden Wert- r> Wertfaktor zuzuerkennen,
faktoren konstatiert:

Die Entscheidungsvorrichtung

a) Maximumselektor : binäre Eigenschaftskomponenten

in Nachdem nunmehr die Wertfaktoren aller Eigenschaften bestimmt werden können, sind allerlei Variationen der Entscheidungsvorrichtung denkbar. Die einfachste Methode ist die, mit der man sich der existierenden Entscheidungsmethode soweit wie 1

!■-> möglich annähen. Auf diese Weise könnte sich ergeben, ob bereits eine bessere Bestimmung der Eigenschaften eine Verbesserung zur Folge hat.

Das Blockschema des Systems kann so aussehen, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Dabei ist 1 ein Schriftzeichen-

40 bild, 2 ein Biidmanipulator. Mit dem Bildmanipulator Der liigcnschafl »2 Inseln. I Lxtreni oben, I Lx- werden die vier äußeren und die vier inneren licni unten« ist der höchste Werlfaktor ziizuer- Seitenansichten gebildet. Für jede einzelne Seitenankeiinen. l'iir das gleiche Bild sind als Daten der sieht werden in der bereits beschriebenen Art und

Weise für jede Gruppe von Eigenschaften (Sprünge S,

4^r> Neigungen H, Endpunkte EP und Inseln EL) von Recheneinheiten 3 die Wertfaktoren der einzelnen Konfigurationen berechnet. Selektoren 4 bestimmen pro Gruppe den höchsten der berechneten Wertfaktoren.

w Das Resultat ist, das pro Seitenansicht vier Werte g_s, gh, gp und gi für die vier Eigenschaften 5, //, EP und EL verfügbar sind.

Bei der einfachsten Ausführung der Entscheidungsvorrichtung werden nicht die numerischen Werte g» gh.

■>■> gpiind gh sondern wird nur der Häufigkeitswert benutzt, mit der die gewählten Eigenschaften bei Schriftzeichen der verschiedenen Klassen erscheinen. Ist eine Eigenschaft χ gewählt, weil der Wert des Wertfaktors g_t innerhalb der Gruppe von Eigenschaften, der *

M) angehört, der höchste Wert ist, und gehört das betr. Schriftzeichen zu der Klasse y, dann wird in der Lernphase der Inhalt des Speicherplatzes F,, in einer Lernmatrix 6 um 1 erhöht. Die Zuweisung des Speicherplatzes erfolgt mit Hilfe der Codeumsetzer 5,

μ die die betr. Zeile in der Lernmatrix angeben.

Am Ende der Lernphase hat der Inhalt eines Speicherplatzes P,, den Wert 5,,, wobei Sx₁ die Zahl der Male angibt, daß die Eigenschaft (x) bei Bildern der

linken Seiten;	12 4	insicht	zu notieren:	7	3 -	IH =	-I-	15
	:- 7		(I	ft	7 -	11 =--	\	4
	_■ 5 -		c2	5	5	13 -■		S
	2.6		/I -----	0	12	5 ■	I	7
	2.5		Jl	12	10	ft		4
	2.0		*H ■■■--*	0) =·-	0	13		13
	3.5	- I7\|	ft -I 5 -!					15
	<ft 4 5	^ οι
	- ((H 7	-I ft)
Wert faktoren	- (5 I	0)
	((I i	0)
«1	(7 '	ftl
K 2 ■-
«3
K 4

L'ft

Klasse y gewählt wurde. Die Wahrscheinlichkeit eines Schriftzeichens der Klasse y ist, wenn die Eigenschaft χ gewählt ist, K(y\x). Dafür gilt:

	Hierbei ist	I -Vv
j	Σ -Va,

Da für die Klassifizierung von Bildern die Produkt-Wahrscheinlichkeiten für alle gewählten Eigenschaften benutzt werden, wird auch bei dieser Ausführungsform der Entscheidungsvorrichtung mit den logarithmischen Werten der Wahrscheinlichkeit gerechnet. Am Ende der Lernphase ist auf jedem Speicherplatz der Lernmatris die logarithmische Wahrscheinlichkeit eines Zeichens der Klasse y vorhanden, wenn die Eigenschaft Af gewählt ist:

die Summe aller Schriftzeichen in der Lernsummlung, für die die Eigenschaft Jf gewählt wurde.

Danach wird am Ende der Lernphase der Logarithmus aller Wahrscheinlichkeiten K(y\x)best\mm\, also

K(y\x).

Die (logarithmische) Wahrscheinlichkeit, daß ein Zeichen zu der Klasse y gehört, wird in der Kannphase durch Summierung der logarithmischen Wahrscheinlichkeiten aller gewählten Eigenschaften

K()-)/. = Σ Kiy\.x)i.

mit Hilfe eines Maximumselektors 7 ermittelt.

Liegen Eigenschaften vor, die innerhalb ein und derselben Gruppe den gleichen Wertfaktor haben, so wird in der Lernphase verfahren, als ob verschiedene Bilder vorliegen, deren gewählte Eigenschaften also sämtlich registriert werden, in der Kannphase wird in diesem Fall das Erkennen für die verschiedenen Darstellungen durchgeführt. Sind die Resultate unvereinbar, so wird das betr. Schriftzeichen verworfen.

b) Entscheidungsvorrichtung
mit gewogenen Kennzeichenkomponenten

Fig. 14 gibt zu erkennen, wie in der Lernphase eine Lernmatrix gefüllt, und wie in der Kennphase ein Bild derart erkannt wird, daß die numerischen Werte der Eigenschaften benutzt werden.

In der Lernphase und auch in der Kannphase werden von jedem zu verarbeitenden Schriftzeichenbild 8 mit Hilfe des Bildmanipulators 9 die Seitenansichten präsentiert. In der Recheneinheit 10 werden die Wertfaktoren berechnet. Für jede Seitenansicht wird pro Eigenschaftsgruppe mit Hilfe des Maximumselektors 11 der höchste Wertfaktor (g_x) ermittelt. Mit Hilfe der Codiervorrichtung 12 wird die Zeile in der Lernmatrix 13 angegeben, die der betr. gewählten Eigenschaft entspricht. Auf die bekannte Art und Weise wird in der Lernphase der Inhalt eines Speicherplatzes xy um 1 erhöht, wenn die Eigenschaft Af bei einem Schriftzeichen der Klasse y konstatiert wird. Für die Dauer der Lernphase ist also auf jedem Speicherplatz der Lernmatrix eine Summe S(y\x) vorhanden, die die Zahl der Male ist, daß die Eigenschaft (tybei Bildern der Klasse y gewählt wurde. In genau der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform der Entscheidungsvorrichtung (Fig. 13) kann am Ende der Lernphase die Wahrscheinlichkeit eines Schriftzeichens der Klasse ^bestimmt werden, wenn die Eigenschaft Af gewählt ist:

In der darauffolgenden Kannphase wird für jedes erscheinende Schriftzeichenbild ebenfalls pro Seitenansicht für jede Eigenschaftsgruppe der höchste Wertfaktor (gy) bestimmt, dessen numerischer Wert durch Teilung durch die Abmessung ö(Breite bzw. Höhe) des Bildes normiert wird. Das erfolgt in der Normierungsvorrichtung 14. Danach wird durch Logikschaltungen 15 der logarithmische Wert der normierten Wertfaktoren bestimmt.

Logarilhmisdier Wcrllaklnr des gewählten Kennzeichens

Gewogeni" Wahrscheinlichkeit. tlalJ ein Bild tier Klasse j' vorliegt, wenn eine Eigenschaft ν mit dem κι Werllaktor j;.y gewählt isl:

^!l Logarithmische Wahrscheinlichkeit

K;.,.(.v) - log A;!.v).

■in Diese Wahrscheinlichkeit wird durch Summicrung der logarithmischen Wahrscheinlichkeit K(y\x)i. aus der Lernmatrix und des logarithmischen, normierten Wertfaktors £>/. ermittelt:

In Fig. 14 ist angegeben, daß für jede Gruppe von Eigenschaften eine Summierungsschaltung 16 vorhanden ist. Bei jeder Eigenschaftsgruppe erfolgt für die

ίο gewählte Eigenschaft die Summierung pro Seitenansicht für alle Klassen. Es entsteht also eine zweite Matrix 17 mit k Spalten, wobei k der Zahl der Schriftzeichenklassen entspricht, und die Zeilenzahl mit der Zahl der gewählten Eigenschaften mal der Zahl der Seitenansich-

>■> ten übereinstimmt. Nachdem die zweite Matrix zum Erkennen eines Bildes gefüllt ist, wird die logarithmische Wahrscheinlichkeit, daß das Schriftzeichen zu der Klasse y gehört, durch Summierung der Wahrscheinlichkeiten 1
Diese Summe ist

IX,.

Das Muster wird derjenigen Klasse zugewiesen, für

Kiy\x) =

Σ S,y

die

am höchsten ist. Der Maximalwert wird mit Hilfe des

elektors 18 bestimmt. Die Hinführung der en führt, wie weiter oben beschrieben, zu :sserung der Methode zur Bestimmung der :en eines Schriftzeichenbilds, und die berechfaktoren können überdies bei der Klassifizieildern benutzt werden, wobei die gewählten en, vorzugsweise nach den Abmessungen

I her/u 4 IJliitl Zi der Bilder normiert werden, und die Klassifizierung eines Bildes einerseits durch die statistischen Häufigkeiten bestimmt wird, die in der benutzten Lernsammlung der Eigenschaften vorkommen, die auch bei dem betr. .Schrif'zeichenbild gewählt sind, und andererseits durch die Wertfaktoren der für das betr. Bild gewählten Eigenschaften.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum maschinellen Lesen von Schriftzeichen, die in bestimmte Felder eines Datenträgers eingetragen sind, woraufhin die Bildpunkte durch eine spaltenförmige Abtastung des Bildfeldes nacheinander bestimmt und einer Zeichenerkennungsschaltung zugeleitet werden, wobei sowohl in einer Lernphase als auch in einer darauffolgenden Kannphase Eigenschaften von Schriftzeichenbildern klassifiziert und die Ergebnisse dieser Klassifizierungen in der Lernphase als Häufigkeitswerte, welche die Häufigkeit ihres Auftretens in einer bestimmten Zeichenklasse angeben, in einem Speicher registriert und während der Kannphase die Resultate der Eigenschaftsklassifizierung eines neu erscheinenden Schriftzeichens benutzt werden, um die Wahrscheinlichkeit der gefundenen Eigenschaften dieses Schriftzeichens für jede einzelne Schriftzeichenklasse zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß der Deutlichkeitsgrad der einzelnen Eigenschaften eines unbekannten Schriftzeichens ermittelt und jeweils als Wertfaktor definiert wird, der mit den in der Lernphase für die einzelnen Zeichenklassen ermittelten Häufigkeitswerten der jeweiligen Eigenschaft multipliziert wird, woraufhin für jede Zeichenklasse eine Multiplikation aller solcherart bewerteten Häufigkeitswerte erfolgt und nach einem Vergleich der Endproduktwerte an Hand des höchsten auftretenden Endproduktwertes die Identität des Zeichens abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Konfigurationen von Schriftzeichenelementen, die zu einer bestimmten Eigenschaft beitragen, mit einem positiven Zeichen und solche, die zu den übrigen Eigenschaften in der Gruppe beitragen, mit einem negativen Zeichen berücksichtigt werden, worauf pro Gruppe die Eigenschaft mit dem höchsten Wertfaktor ausgewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wertfaktor durch Normierung von der Bildgröße unabhängig gemacht wird.

4. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach den vorstehenden Ansprüchen mit einem Bildmanipulator und einer Lernmatrix, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Recheneinheiten (10) für das Berechnen der Wertfaktoren der festgestellten Eigenschaften pro Seitenansicht des Schriftzeichenbildes; eine Anzahl Maximumselektoren (11), um aus jeder Gruppe von Eigenschaften pro Seitenansicht die Eigenschaft mit dem höchsten Wertfaktor zu wählen; eine Anzahl Codiervorrichtungen (12), um während der Lernphase für jeden Höchstwert den Speicher der Lernmatrix zu ergänzen; eine Anzahl Normierungsvorrichtungen (14), um den von den Selektoren (11) bestimmten Wert zu der Größe des Bilds in der betr. Seitenansicht ins Verhältnis zu setzen; eine Anzahl Logikschaltungen (15), um die logarithmischen Werte der Ergebnisse aus den Normierungsvorrichtungen (14) zu bestimmen; eine Anzahl Summierungsschaltungen (16) um die logarithmischen Werte aus den Logikschaltungen (I¹S) den logarithmischen Werten der in der Lernmatrix pro Seitenansicht für die betr. Eigenschaft in allen Schriftzeichenklassen registrierten Werten hinzuzuzählen; eine zweite Matirx (17) für die Speicherung der in den Summierungsschaltungen (16) für alle Schriftzeichenklassen gefundenen logarithmischen Werte und einen Maximumseiektor (18) für die Bestimmung des Höchstwerts der Summe der Werte der Eigenschaften für alle Seitenansichten sämtlicher Schriftzeichenklasscn.