DE2757456A1

DE2757456A1 - Korrelator fuer videoverarbeitung

Info

Publication number: DE2757456A1
Application number: DE19772757456
Authority: DE
Inventors: Dale R Duvall
Original assignee: Recognition Equipment Inc
Current assignee: Recognition Equipment Inc
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-06-29
Also published as: GB1555825A; NO774397L; DE2757456C2; FR2375663B1; US4162481A; SE441222B; FR2375663A1; SE7714269L; NL7712454A

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. 80C0 MÖNCHEN 22 KARL H. WAGNER GEW03ZV.C;JLSRACSE £

— POSTFACH 246

22. Dezember 1977 77-V-2 931

RECOGNITION EQUIPMENT INCORPORATED, Dallas, Texas 75222, V.St.A.

Korrelator für Videoverarbeitung

Die Erfindung bezieht sich auf optische Zeichenerkennungssysteme, und zwar insbesondere auf einen adaptierenden Korrelator, um in richtiger Weise auf den Hintergrund eines zu lesenden Dokuments Bezug zu nehmen.

Bei optischen Zeichenerkennungssystemen wird Videobildinformation vor der Durchführung der Zeichenerkennung aus einer Mehrfachpegel aufweisenden Grauinformation in eine Schwarz/ Weiß-Entscheidung reduziert. Die Leistungsfähigkeit jedes Zeichenerkennungsverfahrens hängt von der Qualität der verarbeiteten Videoinformation ab. Das Verfahren zur Reduzierung der mehrere Pegel aufweisenden Bildinformation auf Schwarz/ Weiß-Entscheidungen bestimmt die Qualität des Videobildes. Ein derartiges Verfahren zur Datenreduktion auf Schwarz-Weiß-Bilder wird als Korrelation bezeichnet. Korrelation wird dadurch erreicht, daß man die digitierten (d.h. in Digitalform gebrachten) und quantisierten Ausgangswerte für jede Zelle in einer Abtastmatrix nimmt, um für jede Zelle ein Schwarzoder Weiß-Datensignal zu erzeugen. Die Werte der Zellen, welche die Datenpunktzelle umgeben, werden summiert und zu dem Wert der Datenpunktzelle hinzuaddiert. Ein solches Korrelations-

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TELEFON: (089) 2SM27 TELEQRAMM: PATLAW MÖNCHEN TELEX: 5-2203Θ p«tw d

verfahren ist in US-PS 3 761 876 beschrieben. G§m4l? örViSn Patent wird der Wert der Datenpunktzelle mit der Zahl der summierten Zellenwerte multipliziert und mit der Zellenwertsumme verglichen. Ein relatives Schwarz-Signal wird dann erzeugt, wenn die Zellenwertsumme größer ist. Es treten dabei jedoch Probleme auf, wenn der Hintergrund, vor dem das Zeichen gelesen wird, nicht richtig aufgebaut ist. Ein derartig unrichtiger Aufbau oder Bezug auf den Hintergrund kann auftreten infolge von ReflexionsVeränderungen, hervorgerufen durch mehrfarbige Hintergründe, Papiermaserungen und andere Markierungen, die von denen, die gelesen werden sollen, unabhängig sind, und wie sie sich aus Tintenverschmierungen ergeben,oder über dem Druck von Dokumenten wie beispielsweise Checks infolge von Ungültigmachungen oder Endorsments. Es ist daher erforderlich, diese störenden Hintergründe zu berücksichtigen, die das System daran hindern, die aufgedruckte Information genau zu lesen.

Zusammenfassung der Erfindung. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung eines unrichtig gelesenen Bezugshintergrundes und auf die darauffolgende Änderung der Korrelatorparameter zur Wiederherstellung einer zufriedenstellenden Leistungsfähigkeit. Das gesamte System besteht aus Videoabnehmmitteln, einer Lesefenster-Selektions- oder Auswahllogik und dem adaptierenden Korrelator und seiner zugehörigen Hintergrundsbestimmungsschaltung.

Die Videoabnehmmittel bestehen aus einem Linsensystem, einer fotoempfindlichen Anordnung zur Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Signale und der Elektronik, welche die Analogsignale in digitale Videoinformation umwandelt. Die Lesefensterauswahllogik wählt den Teil der Digital-Videoinformation aus, die zur Zeichenerkennung verarbeitet werden soll. Der Datenkorrelator mit seiner Hintergrundsbestimmungsschaltung sieht Mittel zur Umwandlung der ausgewählten, mehrere Pegel aufweisende Digitalinformation in Schwarz/Weiß-Entscheidungen vor. Der Hintergrundsbestimmungskreis überwacht die vorhandenen Videopegel und liefert Steuersignale an den Korrelator derart, daß die richtigen Parameter,verwendet für die Korrelation, bestimmt werden können.

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Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Videoanheb-Fensterlogik und des adaptierenden Korrelators;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Korrelatorschaltung der Fig. 1;

Fig. 3 die Beziehung zwischen den Bildelementen und den

Flächensummen und Zeilensummen, die vom Korrelator verwendet werden;

Fig. 4 die Beziehung zwischen einer alten Zeilensumme und einer neuen Zeilensumme;

Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Korrelationskurve;

Fig. 6 eine Vielzahl von ROM's, verwendet zur Erzeugung von Mehrfachkorrelationskurven;

Fig. 7 die Beziehung der großen Fläche für die Hintergrundüberwachung gegenüber der Korrelationsfläche;

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Auftretungszählers (occurance counter), verwendet bei der Korrelations-Hintergrundbestimmung;

Fig. 9 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild des in Fig. 8 gezeigten Auftretungszählers;

Fig. 10 ein Blockschaltbild der Größen- oder Größenordnungs-Vergleichsschaltung, verwendet bei dem Vergleich von Bildelementwerten;

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Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Zählerschaltung,

verwendet bei der Einschaltung (enabling) der in Fig. 8 gezeigten Auftretungszähler;

Fig. 12 ein Blockdiagramm der Schaltung, die verwendet

wird, um auszuwählen, welche Korrelationskurve im Korrelator verwendet wird.

Fig. 1 zeigt ein partielles System verwendet bei der optischen Zeichenerkennung. Videoabnehm- oder Anhebmittel 11 lesen die Information auf dem Dokument 10. Die Videoanhebmittel können eine selbstabtastende Anordnung sein, die aus einer Vielzahl von Fotofühlern besteht. Wenn die Fühlanordnung abtastet, so liest sie die Information auf dem Dokument 10 und überträgt die Information an die Fensterauswahllogik 12 in der Form eines mehrere Pegel aufweisenden digitalen Videosignals, welches die durch die abgetastete Matrix gelesene Fläche bedeckt. Ausgewählte Mehrfachpegel-Digitalinformation 16 wird dann an den adaptiven Korrelator 13 geliefert. Der adaptierende Korrelator 13 ist aufgebaut aus dem Korrelator 15 und einer Hintergrundsbestimmungsschaltung 14. Die Ausgangsgröße des adaptiven Korrelators ist ein Schwarz/Weiß-Videosignal, welches zu einer Zeichenerkennungseinheit geschickt wird. Die Hintergrundsbestimmungsschaltung 14 verarbeitet die ausgewählte Mehrfachpegel aufweisende Digitalvideoinformation und liefert einen Korrelations-Selektions- oder -Auswahlparameter 17 an den Korrelator.

Zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des adaptiven Korrelators ist es zweckmäßig die Funktionseigenschaften eines typischen Korrelators zu beschreiben. Bei einem solchen Korrelator werden die Bildelemente (kleinstes Element der Auflösung im Videosystem, im folgenden als "Pixel" bezeichnet) als ein Mehrfachpegel-Videocode eingegeben, der die gemessene Reflektivität der Information vom Dokument repräsentiert. Der Korrelator reduziert ein Pixel auf eine Schwarz/Weiß-Entscheidung. Die Entscheidung basiert auf einem Vergleich des Pixel und des Wertes einer 5x5 Pixel Fläche, wobei sich das in Rede stehende Pixel in der Mitte der Fläche befindet. Das quantisierte Pixel wird als Mittel- oder

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Zenterpixel bezeichnet und die 25 Pixel-Summe wird als die Flächensumme bezeichnet. Für jeden Wert jeder Flächensumme gibt es einen Wert, bei dem die Schwarz-Weiß-Entscheidung für das Mittelpixel vorgenommen wird. Der Wert der Flächensumme gegenüber den Entscheidungswerten wird als die charakteristische Korrelatorkurve bezeichnet.

Die Eingabevideoinformation (Pixel) wird serienmäßig eingegeben, wenn die Datenabnehmmittel vertikal abtasten.

Die Horizontalabtastung wird erreicht durch Mehrfachvertikalabtastungen, wenn sich ein Dokument horizontal bewegt. Zum Erhalt der Flächensumme werden Zeilensummen zuerst erhalten und dann gesammelt oder akkumuliert. Eine Zeilensumme ist die Summe von fünf horizontal benachbarten Pixel. Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Grundkorrelators. Anfangs werden sämtliche Register rückgesetzt, die Eingabe-Videoinformation 16 wird sowohl einem Subtrahierer 24 als auch einer fünf Abtastungen-Verzögerungsleitung zugeführt, die aus einer zwei Abtastverzögerung 19 und einer drei Abtastverzögerung 21 besteht. Die Ausgangsgröße der Verzögerungsleitung wird über Leitung 23 dem Subtrahierer 24 zugeführt. Die Differenz zwischen der eingegebenen Videoinformation 16 und der verzögerten Videoinformation auf Leitung 23 wird verwendet, um neue Zeilensummen zu erzeugen und wird im Subtrahierer 24 kombiniert. Die Ausgangsgröße des Subtrahierers 24 wird dem Addierer 25 zugeführt. Die Differenz wird benutzt, um neue Zeilensummen zu erzeugen. Die Differenz wird dem Zeilensummenwert 28 hinzuaddiert, was einen neuen Zeilensummenwert 26 ergibt. Der neue Zeilensummenwert 26 wird über eine Eine-Abtastungverzögerung 27 geleitet und wird die Zeilensumme 28. Mathematisch kann die sich ergebende neue Zeile wie folgt ausgedrückt werden: Die neue Zeilensumme ist gleich der alten Zeilensumme plus (neues Pixel

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-Jb-

minus altes Pixel). Dies ist graphisch in Fig. 4 dargestellt und kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden:

n+6 n+5

Neue Zeilensumme = > Pixel = > Pixel- + (Pixel ₆ - PixelJ

i=n+l * i=n

i = Abtastung i

Die Flächensummen werden durch dieses gleiche akkumulative Verfahren erzeugt. Als erstes wird die neue Zeilensumme 26 von der alten Zeilensumme 31 subtrahiert. Die alte Zeilensumme 31 erhält man durch Verzögerung der neuen Zeilensumme 26 fünf pixelmal am Schieberegister 29. Diese Differenz 32 wird dann der Flächensumme 35 hinzuaddiert, um die neue Flächensumme 34 zu erhalten. Eine Flächensummen-Latch oder -Verriegelung 34a behält die Flächensumme für das nächste Auf-den-neuesten-Standbringen und wird dazu verwendet, die Flächensumme der Nachschautabelle (ROM) 36 zuzuführen. Der Prozess der Hinzuaddierung der Differenz der alten Zeilensumme und der neuen Zeilensumme zu der vorliegenden Flächensumme bringt kontinuierlich die Flächensumme hinsichtlich des interessierenden Pixel auf den neuesten Stand.

Das entsprechende Zenterpixel oder Mittelpixel dieser Fläche 39 wird aus dem drei-Pixel-Verzögerungsschieberegister 22 erhalten. Das Verfahren der Akkumulation von zuerst den Zeilensummen und zweitens der Flächensumme macht eine fünf-Abtastungen- und eine fünf-Zeilenverzögerung von der Eingangsvideoinformation erforderlich. Das entsprechende Zenterpixel ist zwei Abtastungen und drei Pixel verzögert vom laufenden Eingabevideopixel.

Die Nachschautabelle 36 liefert einen Schwarz/Weiß-Entscheidungswert 37 an den Komparator 38. Wenn das Zenterpixel 39 größer als dieser Wert ist, so wird das Pixel auf Leitung 18 als Schwarz abgegeben. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, so ist die Entscheidung Weiß.

Die Entscheidung 18 wird der Zeichenerkennung zur weiteren Verarbeitung zugeführt.

Eine graphische Darstellung des Korrelators der Fig. 2 ist in

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Fig. 3 gegeben.

Eine typische Korrelatorkurve, enthalten in der Nachsehtabelle 36, ist in Fig. 5 dargestellt. Die Diagonallinie 45 repräsentiert einen Punkt, bei dem das Mittenpixel gleich dem Durchschnittswert sämtlicher Pixels in der Flächensumme ist. Die tatsächliche Kurve ändert sich gegenüber dieser Linie um unterschiedliche Grossen für unterschiedliche Kontraste. Die Kurve ist mit der Annahme optimiert, daß der Hintergrundpegel oder das Hintergrundniveau typischerweise Null ist.

Zum Vorsehen eines adaptiven Korrelators,bei dem Mehrfachkorrelationskurven verwendet werden können, wird neue Hintergrundinformation von einer Abtastung zur nächsten auf den neuesten Stand gebracht, die Nachsehtabelle ROM 36 wird durch eine Vielzahl von ROM's, wie in Fig. 6 gezeigt, ersetzt. Die Fig. 6 zeigt eine Nachschautabelle von fünf unterschiedlichen ROMs. Es kann jedoch jede Anzahl von ROMs verwendet werden, wobei aber hier aus Gründen der Darstellung die Nachschautabelle auf fünf begrenzt ist. Die ROM 47-51 sind als ROM O, ROM 1, ROM 2, ROM 3 und ROM 4 bezeichnet.

Die Flächensumme 35 des Summenlatch oder der Summenverriegelung 34a wird jedem der ROMs zugeführt. Jedes der ROMs besitzt einen Wählleitungseingang. Beispielsweise besitzt das ROM O den "select O"-Eingang, das ROM 1 hat einen "select 1"-Eingang, usw. Die Ausgänge jedes ROM sind miteinander in einem Bus 37 verbunden. Die Ausgangsgröße hängt davon ab, welches ROM eingeschaltet oder enabled ist. Der Ausgangsbus 37 steht mit einem Komparator 38 für einen Vergleich mit dem Mittenpixel 39, wie oben beschrieben, in Verbindung. Der Komparator 38 in Fig. 6 ist der gleiche Komparator wie der Komparator 38 in Fig. 2. Die Einschaltspannungen für die Select-Leitung O bis zur Select-Leitung 4 werden durch die im folgenden beschriebene Hintergrundschaltung erzeugt. Unterschiedliche Wähl- oder Select-Leitungen können auf einer Abtast-zu-Abtast-Basis eingeschaltet werden, was dem Korrelator gestattet, kontinuierlich die Kurven zu wechseln, und zwar abhängig

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von der Hintergrundvariation des gelesenen Dokuments.

Die Hintergrundbestimmungsschaltung sieht Mittel vor, durch welche ein Hintergrund, auf den nicht richtig Bezug genommen wurde, festgestellt werden kann und für den eine Kompensation vorgesehen werden kann. Um festzustellen, daß auf den Hintergrundpegel richtig Bezug genommen wird, wird eine Fläche, die groß ist bezüglich der 5x5 Pixelfläche des Korrelators, überprüft. Das Auftreten von nicht weißen (nicht Null-) Werten von Pixels wird überwacht. Das Grundverfahren geht von folgendem aus: 1) Eine große Anzahl von Pixels in dieser großen Fläche enthalten Hintergrund, 2) die hellsten Grauniveaus repräsentieren potentielle Hintergrundpegel und 3) die dunkleren Graupegel repräsentieren Informationsniveaus oder Informationspegel, und schließlich 4) die verwendeten Werte sind die folgenden: Schwarz ist gleich 15, Weiß ist gleich Null und die Grauwerte sind dazwischenliegende Werte. Die Bestimmung eines Nicht-Null-Hintergrundes wird verwendet, um eine richtige Korrelatorkurve für den bestimmten Hintergrund auszuwählen. Anstelle der zuvor beschriebenen einzigen Korrelatorkurve wird die individuelle Auswahl, diktiert durch die Hintergrundüberwachungsschaltung bei der Serie von in Fig. 6 gezeigten ROMs,vorgenommen, deren jedes eine unterschiedliche Kurve aufweist. Die Hintergrundüberwachungsschaltung wird kontinuierlich auf den neuesten Stand gebracht, wenn neue Videoinformation verarbeitet wird, so daß die ausgewählte Kurve vollständig auf einer Fläche in der Nähe des in Korrelation gebrachten Pixels basiert. Eine Darstellung der Hintergrundsfläche der 5x5 korrelierten Fläche ist in Fig. gegeben. Es sei darauf hingewiesen, daß die zur überwachung verwendete Fläche ungefähr 8 Abtastungen breit und 32 Pixel hoch ist. Die 5x5 Fläche des Korrelators bewegt sich kontinuierlich durch die überwachte Fläche, wenn die Fläche abgetastet wird, und die Flächensummen werden kontinuierlich derart auf den neuesten Stand gebracht, daß die richtige Korrelationskurve verwendet wird. Das Grundprinzip basiert auf dem Auftreten jedes der helleren Videopegel. Das erste, das Hintergrundniveau bestimmende Kriterium basiert darauf, welcher Graulichtpegel einschließlich Null am häufigsten in der großen Fläche auftritt. Ein zusätzliches

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Kriterium, das verwendet werden kann, besteht darin, daß dann, wenn zwei benachbarte Graupegel nahezu gleiches Auftreten besitzen, das größere Niveau gewählt wird, wenn hinreichend viel Werte schwarze Videoinformation, was einen Informationspegel anzeigt, vorhanden sind. Wenn die schwärzeren Pegel oder Niveaus nicht in hinreichenden Mengen vorhanden sind, so wird der hellere Pegel gewählt. Die große Fläche ist, wie in Fig. 7 gezeigt, 8 Pixel breit und 32 Pixel hoch. Die zur Hintergrundbestxinmung verwendeten Schattierungen von leichtem Grau sind Werte von Null bis 4. Die für den dunkleren Grauinformationsgehalt verwendeten Werte sind acht oder größer. Um das Auftreten verschiedener Schattierungen zu bestimmen, werden Auftret-Zähler genannte Binärzähler verwendet, um zu zählen, wieviele Male jeder Hintergrundwert in der Fläche vorhanden ist. Die Auftret-Zähler sind in Fig. 8 gezeigt. Die Auftretzähler werden kontinuierlich auf den neuesten Stand gebracht, um den Zählerstand der Anzahl von Pixels mit den Werten von 0 bis 4 und 8 oder darüber aufrechtzuerhalten.

Gemäß Fig. 8 tritt die Grauvideoinformation 16 gleichzeitig in ein 8-Abtast-Verzögerungs-Schieberegister 52 und in einen i-aus-16-Decoder 53 ein. Die Videoinformation wird auch einem Großpegel-Auftret-Zähler 59 zugeführt. Ein Decodierer 53 erzeugt ein wahres Logiksignal auf seiner entsprechenden Ausgangsleitung, repräsentativ für den Eingangswert. Diese gleiche Decodierung erfolgt für die verzögerte Videoinformation 71 am Decoder 70. Entsprechende Decoderwerte von beiden Decodierern 60 und 65, 61-66, 62-67, 6 3-68 und 64 sowie 69 werden jeweils den entsprechenden Auftrittszählern 54 bzw. 55 bzw. 56 bzw. 57 bzw. 58 zugeführt. Die verzögerte Ausgangsgröße 71 wird ebenfalls dem Großpegel-Auftrittszähler 59 zugeführt.

Eine typische Auftrittszählerschaltung ist in Fig. 9 gezeigt. Der Zähler besteht aus einem Eingabesteuergatter, einem Aufwärts/ Abwärts-Zähler und einer Ausgabeverriegelung mit drei Zustands- oder Tristate-Ausgängen. Es sei nunmehr der Auftrittszähler 54 beschrieben, wobei sich die Eingangsgrößen zurückbeziehen auf

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die Eingangsgrößen zum Zähler 54, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Die Eingänge 60 und 65 entsprechen jeweils dem decodierten Zählerstand vor und nach der 8-Abtast-Verzögerung. Der Aufwärts/Abwärts-Zähler 54 wird durch Eingangsgröße 54d eingeschaltet, die eine binäre "1" ist, wenn der decodierte Wert entweder in 60 eintritt oder 65 verläßt, aber nicht gleichzeitig. Wenn die Eingangsgröße 60 eine binäre "1" ist, wird der Zähler in die Inkrement- oder Weiterzähl-Betriebsart gebracht. Wenn die Eingangsgrösse 60 keine binäre "1" ist, so wird der Zähler in die Dekrementier- oder Herunterzähl-Betriebsart gebracht. In jeder Betriebsart muß die Zählereinschaltleitung 54d eine binäre "1" sein, um durch den Pixelratenclock oder -takt weitergetaktet zu werden. Auf diese Weise enthält der Zähler stets das Auftreten des Werts 60 und die letzte 256 (32 Pixel Höhe χ 8 Abtastungen breit) Pixeleingangsgröße. Am Ende jeder Abtastung wird die Zählerausgangsgröße 54e in die Verriegelung 54b durch einen Ladeimpuls transferiert. Die Ausgangsgröße der Verriegelung ist Teil der Tristate-Sammelleitung 72, die allen Ausgängen alle anderen Ausgangsverriegelungen für die anderen Auftrittszähler gemeinsam ist.

Die Hintergrundauswahl oder Selektionslogik geht durch eine Folge von Vergleichen jedes Auftrittszählerwerts einmal pro Abtastung hindurch. Diese Folge oder Sequenz bestimmt den Auftrittszähler mit der größten Zahl. Diese Bestimmung wird ihrerseits verwendet, um die Enablesignale für die Korrelatorlogik zu erzeugen, so daß die am besten geeignete Korrelatorkurve für den gemessenen Hintergrund ausgewählt werden kann. Die Hintergrundauswahllogik besteht aus zwei Speicherregistern 74 und 75, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Diese werden als Register A und Register B bezeichnet. Die Größen der Zahlen in den Registern A und B werden durch den Komparator 78 verglichen. Die Komparatorentscheidung A größer als B wird in der Komparatorausgangsverriegelung 79 zurückgehalten. Diese Komparatorentscheidung wird zur Steuerung von zwei Zählern verwendet, nämlich Zähler A und Zähler B, die in Fig. 11 mit 81 bzw. 82 bezeichnet sind. Die zwei Zähler werden ihrerseits verwendet, um zu steuern, welche Auftrittszähler ausgewählt werden sollen für den nächsten Vergleich. Die Zählerausgangsgrößen 83 und 84 werden abwechselnd ausgewählt und ihre Aus-

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gangsgrößen werden decodiert derart, daß die entsprechenden Auftrittszähler-Ausgangsgrößen ausgewählt werden können für die sequentielle Ladung in die Register A und B. Nachdem der Auftrittszähler mit der größten Zahl bestimmt ist, wird diese Information zurückgehalten und sodann decodiert, um die entsprechende Korrelatorkurve auszuwählen.

Die Arbeitsweise der Hintergrundauswahllogik ist die folgende. Zu Beginn jeder Abtastung wird die Komparatorausgabeverriegelung rückgestellt oder rückgesetzt. Der Α-Zähler wird auf "0" zurückgestellt, und der B-Zähler wird auf "1" voreingestellt. Nach dieser Einleitung werden die folgenden Schritte durch vier aufeinanderfolgende Sequenzen hindurch wiederholt, um den Auftrittswert mit dem größten Zählerstand zu bestimmen. 1) Wähle den A-Zählerwert am Selektor 85 aus und decodiere darauffolgend das Auftrittszählerausgangs-Enablesignal an Decoder 86. 2) Lade die Ausgangsgröße des ausgewählten Auftrittszählers in Register A und wähle den B-Zählerwert am Selektor 85 aus, um darauffolgend den Auftrittszählerwert am Decoder 86 zu decodieren. 3) Lade das B-Register und mache einen Vergleich der A- und B-Register am Komparator 78 und speichere die Ergebnisse in der Komparatorausgabeverriegelung 79. 4) Inkrementiere den B-Zähler und lasse die Inhalte des Α-Zählers ungeändert, wenn A größer ist als B, lade den B-Zählerwert in Zähler A, wenn B größer ist als A.

Diese Folge wird solange wiederholt, bis die Werte der Auftrittszähler 0-4 überprüft sind. Am Ende dieses Vergleichszyklus enthält der Α-Zähler die Zahl des Auftrittszählers mit dem größten Wert. Der Wert des Α-Zählers oder der A-Zählerwert plus 1 wird für die Korrelationskurvenauswahl verwendet, und zwar basierend auf dem sekundären Kriterium, dass der Hintergrundpegel 1 größer als derjenige im Α-Zähler nahezu ebenso häufig auftrat wie derjenige im Α-Zähler. Diese Bestimmung wird wie folgt erreicht.

Das zweite Kriterium des Hintergrundauswahlverfahrens überprüft den Wert des Auftrittszählers einen Pegel größer als des Auftrittszählers mit dem größten Wert darinnen. Typischerweise ist eine Differenz von weniger als 10 erforderlich, bevor der Großzahl-

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auftrittszähler betrachtet wird. Die zweite Bedingung für diesen größeren zu verwendenden Pegel besteht darin, daß der Auftrittszähler, der die Pixelwerte von 8 oder größer zählt, einen vorbestimmten Wert,typischerweise 20, erreichen muß. Diese überprüfung erfolgt während der gleichen Folge, bei der die A- und B-Registervergleiche erfolgen. In diesem Falle werden die A- und B-Register wie zuvor erläutert beladen, jedoch bevor sie verglichen werden, wird der Wert "10" dem B-Registerausgang 77 am Addierer 87 hin zuaddiert (Fig. 12). Diese Summe wird sodann mit der Größe des A-Registerausgangs 76 am Größenkomparator 88 verglichen. Wenn der A-Registerwert das B-Register plus 10 übersteigt, so bleibt die Ausgangsgröße des Komparators 88 niedrig und das JK-Flip-Flop 89 verbleibt rückgesetzt. Wenn dieser Vergleich das entgegengesetzte Ergebnis ergibt, so wird das JK-Flip-Flop gesetzt, was dem Auftrittszähler anzeigt, wo die Größe im Register B ein Kandidat für den Hintergrundwert ist. Während der darauffolgenden Überprüfungen der A- und B-Register, wenn der Zähler A mit dem Wert im Zähler B geladen ist, wird das gleiche Ladesignal 80 zur Rücksetzung des JK-Flip-Flops verwendet. Dies zeigt an, daß eine neue Hintergrundzahl den zuvor ausgewählten Wert überstieg und ein sekundäres Kriterium für die vorherigen Werte ohne Folge. Wenn diese Rücksetzung niemals auftritt und das JK-Flip-Flop gesetzt ist, so wird das 8-oder-größer- Auftrittszählerkriterium verwendet. Der 8-oder-größer-Auftrittszählerausgang 73 wird mit dem Wert 20, wie in Fig. 12 gezeigt, verglichen. Wenn der Zähler größer als 20 ist, wird die Komparatorausgangsgröße A > B einer UND-Verknüpfung mit der JK-Verriegelungsausgangsgröße 89 am Gate 91 unterworfen. Dieses Signal wird seinerseits im Addierer 92 verwendet, um entweder 1 oder 0, abhängig vom logischen Pegel dieser Signalvereinigung dem Wert des A-Zählerausgangs 83 am Addierer 92 hinzuzuaddieren. Diese Ausgangsgröße wird bei 93 verriegelt und dem 1-aus-8-Decodierer 94 zugeführt. Die Ausgangsgröße des Decodierers 94 bestimmt, welche Korrelatorkurve ausgewählt werden muß. Diese Leitungen sind Ausgangs-Enableleitungen 0-4.

Die Auswahl der richtigen Hintergrundniveaus oder -pegel kann durch folgendes Beispiel erläutert werden.

Beispiel 1

Auftrittszähler Wert

0 5

1 7

2 45

3 2o

4 1o 8 35

Basierend auf obigen Werten wird der Wert des Zählers 2 ausgewählt,

da er den größten Wert enthält,und der Wert des Auftrittszählers

nicht innerhalb zehn Zählungen des Zählers 2 liegt.

Beispiel 2

Auftrittszähler Wert

0 6

1 9

2 45

3 38

4 1o 8 17

Wiederum wird der Wert des Zählers 2 gewählt. Der Wert des Zählers 3 liegt innerhalb 10 Zählerständen von 2, aber der Wert von > 8 -Zähler ist kleiner als 20.

Beispiel 3

Auftrittszähler Wert

0 6

1 9

2 45

3 38

4 1o 8 26

«09826/0926

-Hr-

^A* 2757A56

Bei diesem Beispiel wird der Zähler 3 ausgewählt. Obwohl Zähler den größten darin gespeicherten Wert besitzt, liegt der Zähler innerhalb von 10 des Wertes des Zählers 2 und der ^ 8-Zähler hat einen Zählerstand größer als 20.

Die vorstehenden Beispiele illustrieren das erfindungsgemäße Verfahren, gemäß welchem der Korrelator arbeitet. Ähnliche Kurvenauswahlschaltungen können verwendet werden, ohne von der Grundidee der Auswahl von richtigen Korrelationskurven abzugehen, um die Hintergründe verschiedener Schattierungen und Farben zu kompensieren.

Zusammenfassend sieht die Erfindung somit ein optisches Zeichenerkennungssystem vor, bei dem die Abtastung durch eine Mehrelement-Abtastmatrix erfolgt, bei der jedes Element einen Teil des Lesefeldes feststellt und eine Ausgangsspannung für jedes Element erzeugt wird, und zwar abhängig davon,ob das Element auf das schwarze Zeichen oder einen Teil des Hintergrundes blickt, der im iallgemeinen eine hellere Schattierung besitzt; die augenblickliche Ausgangsgröße jedes Elements wird digitiert mit einem von der durch die Zelle festgestellten Lichtmenge abhängigen Wert und kann dabei einen Wert von 0 bis 15 besitzen; diese digitierte, quantisierte Information wird sodann verwendet, um eine Schwarz-Weiß-Entscheidung für jede Zelle vorzunehmen, beispielsweise ob die information Hintergrund ist oder ob sie für ein gelesenes Zeichen repräsentativ ist; die unrichtige Bezugnahme auf den Hintergrund infolge von reflektierenden Veränderungen, hervorgerufen durch mehrfarbige Hintergründe oder unterschiedliche Papierarten, kann ein fehlerhaftes Lesen hervorrufen und eine fehlerhafte Schwarz/Weiß-Entscheidung zur Folge haben. Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Verfahren zur Bestimmung eines nicht richtigen Bezugshintergrundes und zur darauffolgenden Änderung der Parameter zur Wiederherstellung einer zufriedenstellenden Arbeitsweise.

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Le e rs e i te

Claims

Optisches Zeichenerkennungssystem, bei dem die Daten optisch durch eine Abtastvorrichtung gelesen,in Daten-Bits digitiert und verarbeitet werden, um einzelne Zeichen zu erkennen, und mit einem adaptiven Korrelator zum Unterscheiden von Zeichen gegenüber dem Hintergrund, auf dem die Zeichen angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen Korrelator (13) zur Durchführung von Schwarz/Weiß-Entscheidungen, basierend auf den digitierten Daten-Bits, empfangen von der Abtastvorrichtung, wenn die Daten mit einer durch die Daten erzeugten Bezugsgröße verglichen sind, und weiter gekennzeichnet durch eine Hintergrundbestimmungsschaltung zur kontinuierlichen Änderung der Bezugsgröße abhängig von den Charakteristiken des Mediums, von dem die Zeichen gelesen werden.
2. Adaptiver Korrelator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitierten Daten-Bits in 16 Pegel quantisiert sind und daß die Hintergrundbestimmungsschaltung Mittel aufweist, um das Auftreten von Daten-Bits auf unterschiedlich quantisierten Pegeln aufzuzeichnen.
3. Korrelator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Vergleichen des Auftretens der Daten-Bits auf den unterschiedlichen quantisierten Pegeln, um das Daten-Bit eines bestimmten quantisierten Pegels zu bestimmen, das am häufigsten aufgetreten ist.
4. Adaptiver Korrelator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundbestimmungsschaltung eine Vielzahl von Auftrittszählern (54, 55, 56, ..). aufweist, um die digitierten Daten-Bits aufzuzeichnen.
5. Korrelator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundbestimmungsschaltung Mittel aufweist, um den Auftrittszähler auszuwählen, in dem die größte Zahl von Daten-Bits aufgezeichnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED
6. Korrelator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Überprüfung des im Auftrittszähler mit der größten Zahl von Daten-Bits aufgezeichneten Wertes, wobei sodann der Wert des Auftrittszählers einen Pegel größer als der Auftrittszähler mit dem größten Wert überprüft wird.
7. Korrelator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrelator zwischen Bildelementen,repräsentativ für Zeichen auf dem Dokument,und Bildelementen, repräsentativ für die Hintergrundoberfläche des Dokuments, unterscheidet, wenn die Bildelemente mit einer Bezugsgröße verglichen werden.
8. Korrelator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Bildelementen ein Wert zugewiesen ist,repräsentativ für die Größe der optischen Reflektivität betrachtet durch die Abtastvorrichtung .
9. Korrelator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Bildelement zugewiesene Wert zwischen 0 und 15 liegt.
10. Korrelator nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Summierschaltung zum Summieren der Werte der ein Datenpunktbildelement umgebenden Bildelemente, und Vergleich des summierten Werts mit dem Wert des Datenpunktbildelements, multipliziert mit der Zahl der Bildelemente, summiert und verglichen mit dem Datenpunktelement.
11. Korrelator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenerfassungsfläche zur Erzeugung einer Hintergrundbezugsgröße abgetastet wird, und daß der Korrelator Mittel aufweist, um die Uberwachungsflache durch die Datenerfassungsfläche zu bewegen, um kontinuierlich die Hintergrundbezugsgröße auf den neuesten Stand zu bringen.

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12. Korrelator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenerfassungsfläche eine Fläche von 8 Abtastungen Breite und 32 Bildelementen Höhe ist.
13. Korrelator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberwachungsflache fünf Bildelemente breit und fünf Bildelemente hoch ist.
14. Korrelator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundbestimmungsschaltung eine Vielzahl von gespeicherten Datenbezugsgrößen aufweist, gegenüber welchen der Vergleich abhängig von den gelesenen Daten vorgenommen wird.
15. Verfahren zur kontinuierlichen Bezugsgrößenbildung hinsichtlich der Reflektivität einer Dokumentenoberfläche zur Unterscheidung des Hintergrunds gegenüber darauf gedruckter Information in dem System des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: optische Abtastung des Dokuments zur Erzeugung von Bildelementen, die diskrete Teile des Dokuments repräsentieren; Quantisierung eines Werts für jedes Bildelement, abhängig von der Reflektivität des durch das Element repräsentierten Dokuments; Verarbeitung von Gruppen von Bildelementen zum Vergleich gegenüber einer Bezugsgröße; Erzeugung der Bezugsgröße, basierend auf dem numerischen Auftreten quantisierter Werte von Bildelementen und Erzeugung einer Entscheidung, basierend auf dem Vergleich der verarbeiteten Gruppen von Bildelementen und der Bezugsgröße.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschritte folgendes umfassen:das Summieren der Bildelemente um jedes Bildelement herum und Vergleich der summierten Elemente mit dem Mittelelement, multipliziert mit der Anzahl der Bildelemente in der Summe.

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17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch geke"nnzeichnel:, daß die Bildelemente in einer fünf χ fünf Anordnung summiert werden.

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iennzeichnet,
18. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den Schritt des Zählens der Auftritte einer Vielzahl von Bildwerten in Auftrittszählern und Auswahl der Werte, die am häufigsten innerhalb einer abgetasteten Fläche auftreten.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Schritt der überprüfung des Wertes des Auftrittszählers einen Pegel größer als der Auftrittszähler mit dem größten Wert darinnen.
20. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Schritt der Auswahl des Auftrittszählers mit dem größten Wert darinnen, wenn der Auftrittszähler mit dem zweitgrößten Wert einen Wert besitzt, der nicht innerhalb von 10 Zählerständen des Werts im Auftrittszähler mit dem größten Wert liegt.

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