DE2633513A1

DE2633513A1 - Schriftzeichen-erkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2633513A1
Application number: DE19762633513
Authority: DE
Inventors: Chiaki Ito
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1975-07-26
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1977-01-27
Also published as: DE2633513C2; US4061998A; JPS5215235A; GB1563123A

Description

BLUMBACH · VvESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WfESBADEN

Postadresse München: Patentconsult S München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

Fujitsu Limited 76/8729

1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku
Kawasaki-shi, Japan

Schriftzeichen-Erkennungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schriftzeichen-Erkennungsvorrichtung, die aus Schriftzeichen-Videosignalen Schriftzeichen-Mittellinienfiguren bildet, die Merkmale unterteilter Schriftzeichen-Mittellinienfiguren extrahiert und die Kategorien des Schriftzeichens erkennte

Bei einer herkömmlichen Schriftzeichen-Erkennungsvorrichtung werden die auf einem Aufzeichnungsträger gespeicherten Schriftzeichen optisch rasterförmig abgetastet, so daß die Schriftzeichen in Schriftzeichen-Videosignale umgewandelt werden,

München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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und die Schriftzeichen-Videosignale werden quantisiert, um sie in digital kodierte Videosignale umzusetzen. Basierend auf den digital kodierten Videosignalen werden Schriftzeichen-Mittellinienfiguren gebildet und analysiert, um die Merkmale dieser Figuren zu extrahieren. Die extrahierten Merkmale dieser Figuren werden unter Bezugnahme auf ein Wörterbuch erkannt, das bereits zuvor erstellt worden ist.

Bei dieser Vorrichtung können, wenn die Schriftzeichen von Hand geschrieben sind, die Merkmale der Handschrift einer jeden Person extrahiert werden. Deshalb wird der Vorgang des Bxtrahierens dieser Schriftzeichenmerkmale sehr komplex.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schriftzeichen-Erkennungsvorrichtung verfügbar zu machen, welche die von den Schriftzeichen-Videosignalen erhaltene Schriftzeichen-Mittellinienfigur analysiert, die Merkmale der Schriftzeichen-Mittellinienfigur extrahiert und das Schriftzeichen einfach und zuverlässig erkennt.

Diese Aufgabe, läßt sich lösen mit einer Schriftzeichen-Erkennungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäSen Schriftζeichen-Erkennungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen

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näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen?

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen AusfUhrungsform einer Schriftzeichen-Erkennungsvorrichtung j

Pig. 2 eine Figur, die in einer vorübergehend speichernden Einrichtung in Fig. 1 gespeichert ist;

Fig. 3 ein Bild einer Schriftzeichen-Mittellinienfigur, die durch horizontale Linien unterteilt ist;

Fig. 4 das Aussehen einer Teilzone der Schriftzeichen-Mittellinienfigur;

Fig. 5 ein Blockschaltbild für jede der in Fig. 1 gezeigten Merkmal-Extrahier-Schaltungseinheiten;

Fig. 6k und 6b Grundrauster eines Schriftzeichens, die von der Merkmal-Extrahier-Schaltungseinheit d.er Fig. erhalten werden;

Fig. 7 eine Darstellung der Beziehung zwischen den in Fig.

6k gezeigten Merkmalmustern und den in Fig. 3 gezeigten Teilzonen;

Fig. 8a und 8B ein Blockschaltbild einer Kompressions-Logikschal tungseinheit bzw. Wellenformen, die an wesentlichen Teilen der Kompressionslogik-Schaltungseinheit erscheinen;

Fig. 9A ein Blockschaltbild einer Sequentiell-Logikschaltung; und

Figo 9B ein Flußdiagramm des in Fig_e 9A gezeigten Wörterbuchs .

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In Fig. 1 tastet eine Video-Eingangsvorrichtung 11 Schriftzeichen ab, die auf einen Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise Papier, geschrieben sind und wandelt diese Schriftzeichen in Schriftzeichen-Videosignale um. Diese Schriftzeichen-Videosignale werden auf eine Quantisiereinrichtung 12 gegeben, um diese Signale in binär kodierte Videosignale umzusetzen. Ein Ausgang der Quantisiereinrichtung 12 ist auf eine Schriftzeichen-Mi ttellinien-Pormungseinrichtung IJ geführt, um die Schriftzeichen in Form von Schriftzeichen-MittellinJai zu bilden. Ein anderer Ausgang der Quantisiereinrichtung 12 ist auf eine Positioniereinrichtung 14 geführt, um die in einer zeitweise speichernden Einrichtung 15 gespeicherten Schriftzeichen zu unterteilen. Das Ausgangssignal der Schriftzeichen-Mittellinien-Formungseinrichtung IJ wird vorübergehend in der vorübergehend speichernden Einrichtung I5 gespeichert.

Die unterteilten Schriftzeichen in der vorübergehend speichernden Einrichtung 15 werden auf Merkmal-Extrahier-Schaltungseinheiten 16. bis 1β_Ν geliefert. Die Anzahl N der Merkmal-Extrahiereinheiten entspricht der Anzahl Unterteilungen des Schriftzeichens, und die Ausgangssignale der vorübergehend speichernden Einrichtung 15 werden in Parallelform auf die Einheiten 16^ bis 16_N gegeben. Das Ausgangssignal einer jeden der Einheiten 16, bis 16jt wird, auf eine entsprechende der Kompressionslogik-Vorrichtungseinheiten 17i bis 17jT geliefert und erzeugt das Ausgangssignal einer Reihe von Merkmalen des Schriftzeichens

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mit Quasi-Kontinuitäten, die für die Besonderheiten der Ausgänge der Einheiten 16, bis l6_M annehmbar sind. Die Ausgänge dieser Kompressionslogik-Vorrichtungseinheiten 17-1 bis 17jt werden auf eine Sequentiell-Logikschaltung 18 geführt. Diese Schaltung 18 bestimmt die Kategorie des Schriftzeichens auf der Grundlage der Ausgangssignale der Einheiten 17_χ bis 17_N·

Als nächstes wird die detaillierte Punktion der in Pig. I gezeigten Schriftzeichen- Erkennungsvorrichtung erläutert.

In der Schriftzeichen-Mittellinienformungs-Einrichtung 13 wird, das Ausgangssignal der Quantisiereinrichtung, beispielsweise eine Darstellung 21 in Pig. 2, umgewandelt in eine Mittellinienform, wie sie Bild 22 der Fig. 2 zeigt. In Fig. 2 ist das Bild 22 aus Ein-Bit-Mittellinien zusammengesetzt. Die Darstellung 22 in Mittellinienform ist horizontal in N Zonen unterteilt. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Darstellung 32 in Mittellinienform beispielsweise durch Drei-Bit-Abstände in Teilzonen 31, bis 31_N unterteilt. Mittellinien-Teilformen in den Teilzonen 31. bis 31*. werden gleichzeitig auf die entsprechenden Merkmal-Extrahier-Schaltungseinheiten 16. bis l6_N gegeben.

Eine Teilzone, beispielsweise·Zone 31p* ist zusammengesetzt, wie es in (a) der Figo 4 gezeigt ist. Und Muster 41» bis

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Muster ^L, wie sie in (a) der Fig. 4 gezeigt sind, werden von der vorübergehend, speichernden Einrichtung 15 gelesen und an die Merkmal-Extrahier-Schaltungseinheit ΐβρ geliefert. Da die Wiederholung desselben Musters bedeutungslos ist, bleibt das wiederholte Muster in (a) der Fig. 4 unbeachtet. Die in (a) der Fig. 4 gezeigte Teilzone 31p kann über die Merkmal-Extrahier-Schaltungseinheit mit der Versetzung (b) der Fig. 4 dargestellt werden.

Fig. 5 zeigt eine Schaltung einer der Merkmal-Extrahier-Schaltungseinheiten 16, bis 16^. In Fig. 5 sind zwei Register 42 und 43 in Kaskadenanordnung miteinander verbunden, und sie werden durch einen Takt fi, gesetzt. Ein Komparator 44 vergleicht die Ausgangssignale der beiden Register 42 und 43; d.h., ein Eingangsmuster wird mit einem vorausgehenden Muster verglichen. Wenn drei Teile H, M und L des Drei-Bit-Musters alle eine binäre "θ" im Register 43 zeigen und wenn wenigstens ein Ausgangssignal der drei Teile H, M und L am Register 42 erscheint, werden die Daten im Register 42 als Startpunkt betrachtet, und das Ausgangssignal erscheint an einem Anschluß 45 des Komparators 44. Wenn drei Teile H, M und L des Drei-Bit-Musters im Register 42 alle eine binäre "θ" zeigen und wenn wenigstens ein Ausgangssignal der drei Teile H, M und L am Register 43 erscheint, werden die Daten ■im Register 43 als Endpunkt betrachtet, wobei das Ausgangssignal an einem Anschluß 46 des Komparators 44 erscheint. Daten, welche die Versetzung von einem Muster zum nächsten

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Muster betreffen, erscheinen an Versetzungsanschlüssen 47 des Komparators 44. Entsprechend vierundfünfzig Kombinationen der Register 42 und 4j5 können die Ausgangssignale an den Anschlüssen 47 durch vier Arten von Ausgangssignalen dargestellt werden:

eine Aufwärtssteigung ( 7* )* eine Abwartsneigung (\ )_f eine Horizontale (-^) und. ein Ausgangssignal "θ", wie sie in (b) der Fig. 4 gezeigt sind.

Durch Kombinieren des Startpunkt-Ausgangssignals 45 mit dem Endpunkt-Ausgangssignal 46 und den erwähnten vier Ausgangssignalen 47 kann das in Fig. 3 gezeigte Schriftzeichen 32 mit Grundmustern (a) bis.(f) dargestellt werden, wie sie in Fig. 6a gezeigt sind. Das Grundmuster (a) CAP 511 der Fig. 5 entspricht der Teilzone 31p. Das Grundmuster (b) CAPL 5I₂ der Fig. 6A entspricht der Mittellinienform in der Teilzone 31·,; das Grundmuster (c) VERT ol^, entspricht der Mittellinienform in der Teilzone 3IgJ das Grundmuster (d) LTDW 51^ entspricht der Mittellinienform in der Teilzone 3I0J das Grundmuster (e) RTUP 51^ entspricht der Mittellinienform in der Teilzone 3I₁₀J und das Grundmuster (f) CUP 51g entspricht der MJttellinienform in der Teilzone 3I₁₁. Figi 6B zeigt die anderen Grundmuster (g) bis (r), die bei dem in Fig. 3 gezeigten Schriftzeichen nicht verwendet sind.

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Tatsächlich überlappen sich in Fig. 3 die Teilzonen 31_?, J>t-zt ...., 3I_n mit den benachbarten Zonen. Fig. 7 zeigt ein Aussehen der sich überlappenden Teilzonen der in Fig. 3 gezeigten Schriftzeichen-Mittellinienform 32, In Fig. 7 sind die zuvor erwähnten sechs Merkmal-Ausgangsmuster CAP, LTDV/, VERT, CAPL, RTUP und CUP horizontal und die Teilzonen 3I0 bis 3111 vertikal angeordnet. In Fig. J sind Redundanzen aufgrund des Überlappens oder der Wiederholungen des gleichen Zustandes eliminiert, und die durch schraffierte Rechtecke eingefaßten Merkmale werden als Ausgangssignale auf die Kompressionslogik-Vorrichtungseinheiten IJ, bis 17_N und ferner auf die Sequentiell-Logikschaltung l8 gegeben.

Fig. 8a zeigt ein Blockschaltbild einer Kompressionslogik-Schal tungs einheit. Flipflop-Schaltungen 8l und. 82 werden durch den Takt $ gesetzt. Ein Eingangssignal wird auf einen Setzanschluß der Schaltung 8l, außerdem über eine NICHT-Schaltung 83 auf einen Rücksetzanschluß der Schaltung 8l und ferner auf einen Eingangsanschluß einer NOR-Schaltung 84 gegeben. Das Setzausgangssignal der Schaltung 8l wird auf einen anderen Eingang der NOR-Schaltung 84 und dann auf einen Rücksetzanschluß der Schaltung 82 gegeben. Das Ausgangssignal der Schaltung 84 wird auf einen Eingangsanschluß einer NAND-Schaltung 85 und außerdem auf einen Rücksetzanschluß der Schaltung 82 geführt. Der Setzausgang der Schaltung 82 wird an einen anderen Anschluß der NAND-

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Schaltung 85 geliefert, und das Ausgangssignal der Schaltung 85 wird über eine NICHT-Schaltung 86 als Ausgangssignal abgegeben. Die an den wesentlichen Teilen der Schaltung gemäß Fig. 8a erscheinenden Wellenformen sind in Pig. SB gezeigt. Wie man aus Pig. 8b ersehen kann, ist in der Schaltung gemäß Fig. 8a eine Unterbrechung zulässig, und der endgültige Teil der Kombination wird als das jeweilige Ausgangssignal verwendet.

Der Ausgang der Kompressionslogik-Vorrichtungseinheiten 17-. bis 17_N ist auf die Sequentiell-Logik-Schaltung l8 geführt, die im Detail in den Fig. 9A und 9B gezeigt ist. Die Ausgangssignale der Kompressionslogik-Vorrichtungseinheiten 17·] bis 17vr werden auf eine Prioritätsverarbeitungsschaltung 91 gegeben. Wenn von derselben Zone mehr als zwei Merkmale geliefert werden, wählt die Schaltung 91 dasjenige Merkmal aus, welches bevorzugt auszuwählen ist. Deshalb wird an jedem Ausgangsanschluß FP, bis FP„ lediglich ein Ausgangssignal erhalten. Die Ausgänge FP, bis 5¹P₁₇ sind auf eine ODER-Schaltung 92 geführt und außerdem auf einen Kodierter 93* in welchem siebzehn Merkmale in einen Fünf-Bit-Kode kodiert sind. Die Ausgänge des Kodierers 93 sind auf ein Wörterbuch geführt, d.h., auf einen Speicher 9^· In dem Speicher 9^ werden die Fünf-Bit-Ausgangssignale des Kodierers 9.3 als eine ■NIEDRIGE ADRESSE, und die Ausgangssignale des Speichers 9²I-werden über ein Temporär-Pufferregister 95 zur Verwendung

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als eine HOHE ADRESSE zurückgekoppelt. Das Temporär-Pufferregister 95 wird durch denjenigen Takt gesetzt, welcher am Ausgang der ODER-Schaltung 92 erzeugt wird, und die Ausgangssignale des Registers 95 werden auf den Speicher 9k zurückgekoppelt. Das zu lesende Schriftzeichen wird entsprechend der Position des letzten Merkmals des Registers 95 i^m Wörterbuch 9k beurteilt. Pig. 9B zeigt die Beziehung zwischen der NIEDRIGEN ADRESSE 1, 2, J, k und 5 und der HOHEN ADRESSE C₁, C₂, C , C^, ... C_n. In Fig. 9B sind. C₁ bis C die .Bedingungen, unter welchen die Position zu wechseln ist, und diese Wechselbedingung wird vom Ausgang des Temporär-Pufferregisters 95 erhalten.

Wie zuvor gezeigt, wird erfindungsgemäß ein binär kodiertes Videosignal des Schriftzeichens in eine Schriftzeichen-Mittellinienfigur umgewandelt, welche durch parallele Linien unterteilt wird, und bezüglich der Teil-Mittellinienfigur in jeder Teilzone extrahiert die Merkmal-Extrahierschaltung die Startpunkte, die Endpunkte und die Form der Versetzung vom Startpunkt bis zum Endpunkt. Diese extrahierten Merkmale werden aus sechs Grundmustern zusammengesetzt. Wie vorstehend erwähnt ist, überlappen sich die einzelnen Zonen tatsächlich, eliminiert die Kompressionslogik-Schaltungseinheit die Redundanzen, die durch die Überlappungen der Teilzonen oder die Wiederholungen desselben Zustandsbedingt sind, und die Merkmalsfolge mit Quasi-Kontinuitäten wird auf die Sequentiell-Logikschaltung gegeben, um das Schriftzeichen zu erkennen.

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Deshalb können erfindungsgemäß die Merkmale des Schriftzeichens aus einer kleinen Zahl Grundmuster zusammengesetzt werden, und die Merkmalsfolge kann auf eine minimale unerläßliche Zahl komprimiert werden, so daß Aufbau und. Wirkung der Vorrichtung ohne Einbuße hinsichtlich Zuverlässigkeit des Schriftzeichen-Erkennungsvorgangs vereinfacht werden können.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWiRNER - HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237

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Patentansprüche

Schriftzeichen-Erkemungsvorrichtung mit einer ■Video-Eingangseinrichtung, die durch rasterartige Abtastung von auf einem Aufzeichnungsträger befindlichen Schriftzeichen Schriftzeichen-Videosignale erhält, mit einer Quantisierungseinrichtungj welche die Schriftζeichen-Videosignale in binär kodierte Videosignale umwandelt, und mit einer Schriftzeichen-Mittellinienformeinrichtung, welche die binär kodierten Videosignale in Schriftzeichen-Mittellinienfiguren umwandelt, die durch die Schriftzeichenmittellinien der binär kodierten Videosignale gebildet sind,

gekennzeichnet durch eine vorübergehend speichernde Speichereinrichtung (15 ) zur vorübergehenden Speicherung der Schriftzeichen-Mittellinienfiguren, durch eine Merkmal-Extrahier-Einrichtung (16, bis l6_N), welche die Schriftzeichen-Mittellinien-Figuren (22, 32) in

München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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der vorübergehend, speichernden Speichereinrichtung aufteilt in Zonen mit Zeilen, die in Abtastrichtung oder rechtwinklig zu dieser verlaufen, welche jede Spalte der Teil-Mittellinienfiguren in den Teilzonen (31ι bis 3I_n) herausgreift, wobei die Spalte senkrecht zu den Zeilen verläuft, und welche die Positionen eines Startpunktes der Teil-Mittellinienfiguren in jeder Teilzone, die Positionen von Endpunkten der Teil-Mittellinienfiguren in jeder Teilzone und Versetzungen der Teil-Mittellinienfiguren von den Start- zu den Endpunkten extrahiert, und. durch eine Sequentiell-Logikschaltung (l8), welche, basierend, auf der Reihenfolge der Ausgangssignale der Merkmal-Extrahiereinrichtung, über die Kategorien des Schriftzeichens entscheidet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich benachbarte Teilzonen überlappen und daß sich zwischen der Merkmal-Extrahiereinrichtung (l6, bis 16^) und der Sequentiell-Logikschaltung (l8) eine Kompressions-Logikeinheit (I7i bis 17_N) befindet, Vielehe die Merkmals-Ausgangssignale der Teilzonen der Merkmal-Extrahiereinrichtung in eine Merkmalsfolge mit Quasi-Kontinuitäten umwandelt, bei denen es sich um Diskontinuitäten handelt, die für die Merkmale der Teil-Mittellinienfiguren annehmbar sind.

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J>. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Merkmal-Extrahierschaltungseinheit (l6« bis l6_M) ein erstes Register (42), das die Information der Spalte (H, M, L) empfängt und ein zweites Register (43), das sich in Kaskadenanordnung mit dem ersten Register befindet, umfaßt sowie einen Komparator (44), der die Ausgangssignale von erstem und zweitem Register vergleicht und Ausgangssignale mit Information über die Position des Startpunktes, des Endpunktes und der Versetzungen vom Startpunkt bis zum Endpunkt erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressions-Logik-Vorrichtungseinheit (I7i bis 17vr) ein erstes Flipflop (8l) umfaßt, das die Merkmals-Ausgangssignale der Teilzonen empfängt, sowie eine NOR-Schaltung (84), welche die Merkmal-Ausgangssignale und das Setzausgangssignal des ersten Flipflops empfängt, ferner ein zweites Flipflop (82), welches das Ausgangssignal der NOR-Schaltung und das Setzausgangssignal des ersten Flipflops erhält, eine NAND-Schaltung (85), die das Setzausgangssignal des zweiten Flipflops empfängt und eine NICHT-Schaltung (86), die mit dem Ausgang der NAND-Schaltung verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sequentiell-Logikschaltung (l8) eine Prioritäts-Verarbeitungsschaltung (91) aufweist, welche diejenigen Merkmale

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auswählt, die bevorzugt auszuwählen sind, wenn mehr als zwei Merkmale von derselben Zone geliefert werden, sowie einen Kodierer (93)* der die Ausgangssignale der Prioritäts-Verarbeitungsschaltung in einen Fünf-Bit-Kode umwandelt, ein Wörterbuch, das die Ausgangssignale des Kodierers als die NIEDRIGE ADRESSE erhält, und ein Temporär-Pufferregister (95).» das die Ausgangssignale des Wörterbuchs auf dieses als die HOHE ADRESSE zurückkoppelt, um das Schriftzeichen entsprechend der Endrnerkmalsposition im Wörterbuch (9^) zu.erkennen.

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