DE2801536A1

DE2801536A1 - Zeichenerkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2801536A1
Application number: DE19782801536
Authority: DE
Inventors: Brian Jonas Johannesson
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1978-01-14
Publication date: 1978-07-20
Also published as: JPS5388533A; CA1085514A; DE2801536C2; US4087788A; JPS6239462B2; GB1567287A; FR2377670A1; FR2377670B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zeichenerkennungsvorrichtung mit Abtastmitteln zum Abtasten von auf einem Hintergrundmedium angeordneten Mustern und mit Digitalisierungsmitteln, die mit den Abtastmitteln verbunden sind und die Digitalsignale erzeugen, welche mit Musterelementbereichen und Hintergrundelementbereichen korrespondieren.

Ein Anwendungsgebiet von Zeichenerkennungsvorrichtungen der eingangs genannten Art bietet sich bei der Verarbeitung von Dokumenten an, wo es wünschenswert 1st, Digitalsignale zu erzeugen, die die auf Dokumenten, z. B. auf Schecks, befindlichen Zeichen repräsentieren, wobei die durch die Digitalsignale dargestellten Informationen z. B. auf einem Magnetband aufgezeichnet werden sollen. Diese aufgezeichneten Informationen können dann zurückgespielt werden, so daß ein Bild des ursprünglichen Zeichens reproduziert werden kann.

Bei einem bekannten Gerät der vorgenannten Art wird der Hintergrundbereich, auf dem die Muster angeordnet sind, abgetastet, um Signale zu erzeugen, die für das Muster und die Hintergrundelementbereiche binäre "1" und "O^M darstellen, wobei die so erzeugten Informationen direkt für Aufzeichnungszwecke verwendet werden.

Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß ein sehr großer Betrag an Informationen zur Darstellung eines abgetasteten Zeichens benötigt wird, wodurch ein ungebührlich großer Platz auf dem Aufzeichnungsträger in Anspruch genommen wird.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Decodierung von Mustern der eingangs genannten Art aufzuzeigen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden.

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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch Verdünnungsmittel, die die genannten Digitalsignale verarbeiten und für Bildspeichermittel Signale liefern, die mit einem Grenzmuster korrespondieren, das weniger Musterelementbereiche aufweist als das durch die genannten Digitalsignale repräsentierte Muster, wobei die Bildspeichermittel verdünnte Musterdaten speichern, die die genannten Grenzmuster darstellen, durch Verarbeitungsmittel, mit denen die genannten verdünnten Musterdaten verarbeitet werden, so daß Vektordarstellungen aus Liniensegmenten gebildet werden, die die aufeinanderfolgenden Grenzdatenelemente der verdünnten Musterdaten, die in den Bildspeichermitteln gespeichert sind, verbinden, wobei die Vektordarstellungen in Binärform codiert sind und eine erste Binärsequenz bilden und wobei die Verarbeitungsmittel eine binär codierte Darstellung von dem Produkt aus Höhe und Breite der Grenzmuster bilden, wodurch eine zweite Binärfolge festgelegt wird, und durch Vergleichsmittel, in denen die Anzahl der Binärziffern in der genannten ersten und zweiten Binärfolge verglichen wird und die Folge mit der kleineren Zahl von Binärziffern angezeigt wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden als Beispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Decodiervorrichtung;

Fig. 2 ein Diagramm aus Vektorrichtungen zur Beschreibung der Grenzen eines abgetasteten Zeichens;

Fig. 3 eine Darstellung der Grenzen eines Zeichens in Form von nacheinander angeordneten Vektoren;

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Fig. 4 die Darstellung der Gren2en eines Zeichens vor einem Verdünnungsprozeß;

Fig. 5 die Darstellung der Grenzen eines Zeichens nach einem Verdünnungsprozeß;

Fig. 6 ein detailliertes Blockschaltbild eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 7 ein Diagramm einer Decodierungsmaske; Fig. 8 eine Maskenlogikschaltung und

Fig. 9A bis 9H eine Darstellung der Arbeitsweise eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Form eines Flußdiagramms.

In Fig. 1 ist in schematisierter Form ein

Dokumentenverarbeitungssystem dargestellt. Ein Zeichen 20, das aufgezeichnet werden soll, weist beispielsweise die Form eines "B" auf, das sich auf einem Dokument 22 befindet. Das Dokument 22 wird durch geeignete nicht gezeigte Mittel an einer Abtastvorrichtung vorbeibewegt. Die Abtastung des Zeichens 20 erfolgt durch einen Abtaststrahl in allgemein bekannter Weise. Es ist jedoch auch möglich, andere Abtastverfahren zu verwenden. Der Abtaster (flying spot scanner) enthält ein optisches System, das symbolisch durch eine Kathodenstrahlröhre 24 und durch eine Steuereinheit 26 dargestellt ist. Die Steuereinheit 26 erzeugt ein geeignetes Abtastraster. Die durch den Abtaster von dem Zeichen 20 abgeleiteten Videodatensignale entstehen als Ergebnis der Lichtreflexion in einem Fotovervielfacher oder in einem anderen fotoempfindlichen Element, das Videosignale an eine Digitalisierungsvorrichtung 30 liefert. Diese erzeugt in dem cartesischen Koordinatensystem binäre ¹¹1 "-Bits für die dunklen abgetasteten Bereiche und binäre "O"-Bits für die hellen abgetasteten Bereiche in allgemein bekannter Art und Weise. Das Ergebnis dieser Digitalisierungsoperation wird über eine Ausgangsleitung 31 einer Verarbeitungseinheit 32 zugeführt, indem eine Speicherung und eine Bildkompression erfolgt. Nach der Kompression wird nur noch ein

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minimaler Betrag an Digitaldaten zur Beschreibung eines Zeichens benötigt, das von der Verarbeitungseinheit 32 zu einer Aufzeichnungsvorrichtung 34, z. B. einem Magnetbandgerät oder einer Platte, übertragen wird.

Bei der Datenkompressionsoperation werden alle blanken Bereiche auf dem Dokument als unnötig angesehen und somit eliminiert. Das hier beschriebene Reduktionsverfahren beinhaltet eine Beschreibung der Form, der Position und der Größe eines jeden Zeichens in digitaler Form unter Verwendung eines Minimalbetrages an binären Daten. Ein Verfahren zur Beschreibung der Zeichen liegt in der Verwendung einer Vektorsequenz mit %iner Reihe von numerischen Ziffern, durch die die Form als Folge von gleich langen Vektorschritten beschrieben wird. In dem Artikel "On the Encoding of Arbitrary Geometric Configurations" von H. Freeman, IRE Transactions on Electronic Computers, Band EC-1O, Nr. 2, 1961, Seiten bis 268, ist im einzelnen beschrieben, wie die Grenze bzw. der Außenbereich eines Zeichens durch eine Folge von schmalen Vektoren mit jeweils gleicher Länge dargestellt werden kann, wobei eine begrenzte Anzahl von möglichen Vektorrichtungen zulässig ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird jeder der Vektoren 1 bis 8, die mit dem Bezugszeichen 33 versehen sind, jedem Punkt der Umrandung eines Zeichens so zugeordnet, daß jeder Vektor relativ zu dem jeweils vorangehenden zu liegen kommt und durch die codierte Vektordigitalanzeigerichtung der Abfall bzw. die Schräge der Kante eines Zeichens bestimmt wird. Bei der Darstellung einer Ziffer durch codierte Vektorbinärziffern werden jeweils nur drei Bits benötigt.

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Bei der Verwendung dieses Vektorrichtungverfahrens kann die Begrenzung eines Zeichens als eine Folge von Ziffern dargestellt werden, durch die die Richtung der Schräge einer jeweils folgenden Vektoreinheit angezeigt wird (Fig. 3). Demnach wird eine horizontale Linie eines Zeichenteils, die sich nach rechts erstreckt, durch eine Folge von "1"-Vektoren dargestellt, während beispielsweise ein nach unten gerichteter vertikaler Linienteil durch eine Folge von "7"-Vektoren dargestellt wird. Aus der vorangehenden Darstellung geht hervor, daß ein Wechsel in der Vektorkette von einer Vektoreinheit zu der nächsten Vektoreinheit eine Ecke in der Begrenzung des Zeichens und die Richtung der Schräge, die zu der Ecke oder von der Ecke weg führt, anzeigt. Das hier beschriebene Datenkompressionsverfahren enthält einen Aufsuchvorgang zum Feststellen der äußeren Begrenzung des Zeichens 20 (Fig. 4), wobei Binärziffern "1" verwendet werden, von denen jede einen Punkt in der Begrenzung des Zeichens darstellt. Jeder Punkt der Begrenzung wird nach dem gleichen System gesucht. Die Vektorrrichtung zwischen dem gerade festgestellten Punkt und dem zuletzt aufgefundenen Punkt wird festgestellt und gespeichert. In der Vorrichtung wird außerdem die Stärke bzw. die Dicke eines Zeichens festgestellt. Am Ende der ersten Grenzfeststellungsoperation werden durch Daten die äußere Begrenzung eines Zeichens in Form einer Serie von Vektoren beschrieben, durch die die Richtung zwischen jedem der aufeinanderfolgenden Punkte in der Begrenzung angegeben ist. Dieses Zeichen ist in Fig. 3 dargestellt. Eine zweite Aufsuchoperation wird dann in dem Zeichen 20 eingeleitet, wobei der Wert der Dicke, der in der ersten Aufsuchoperation erzeugt wurde, verwendet wird. In der zweiten Aufsuchoperation wird eine Reduzierung bzw. Verdünnung des Zeichens unter Verwendung der linken Begrenzung des Zeichens durchgeführt (Fig. 5). Unter Verwendung des so verdünnten Zeichens als Modell werden Daten erzeugt, die zur Beschreibung des

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Zeichens auf verschiedene Art und Weise verwendet werden können, wobei die kleinsten Werte der binären Daten für die Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium ausgesucht werden.

Im folgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen, in der ein Blockschaltbild gezeigt ist, das die Grundelemente der Verarbeitungseinheit 32 (Fig. 1) enthält, mit deren Hilfe eine Reduzierung der Binärdaten, die das Zeichen 20 darstellen, auf einen Mindestwert vorgenommen wird. Die Verarbeitungseinheit enthält eine Logikeinheit zur Bestimmung der Vektorkette des Zeichens sowie eine erste Speichereinheit 36 zum Speichern der Binärdaten in Form eines Bildes, das die Form des abgetasteten Zeichens darstellt. Jedes Datenbit, das in einer Stelle der Speichereinheit 36 gespeichert ist, entspricht im cartesischen Koordinatensystem einer "O" oder einer "1", wodurch helle und dunkle Bereiche auf dem Dokument angegeben werden, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Diese Daten werden über den Digitalisierer 30 (Fig. 1) über die Leitung 31 empfangen. Eine zweite Speichereinheit 37 ist zur Speicherung der Binärdaten vorgesehen, durch die die verdünnte Form des Zeichens dargestellt wird.

Die Verarbeitungseinheit 32 enthält ferner eine Speichereinheit 38 zum Speichern der Daten, die die Grenzen des Zeichens in Form von Vektoren darstellen, sowie eine Speichereinheit 39 zum Speichern der Daten, die die Koordinate an den oberen Grenzen des Zeichens darstellen. Diese Koordinate stellt die Höhe des Zeichens dar, nachdem das Zeichen überprüft wurde. Des weiteren ist eine Speichereinheit 40 vorgesehen, in der die Breite des Zeichens in der gleichen Weise gespeichert wird wie die Höhe in der Speichereinheit 39. Die Dicke eines Zeichens wird in einer

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Speichereinheit 41 gespeichert, wobei die Daten zur Erzeugung einer verdünnten Konfiguration des Zeichens unter Verwendung der linken Begrenzung des Zeichens verwendet werden. In einer Speichereinheit 29 werden die Koordinaten für die Ecken der linken Begrenzung des Zeichens eingespeichert. Eine Speichereinheit 42 ist vorgesehen, in der die Daten gespeichert werden, die die Gesamtzahl der Bits des Bildes von dem verdünnten Zeichen darstellen, die sich durch die Multiplikation der Höhe und der Breite des Zeichens unter Verwendung der in den Einheiten 39 und 40 gespeicherten Daten ermitteln läßt. In einer Speichereinheit 43 werden Daten gespeichert, durch die die Gesamtzahl der Bits gespeichert werden, die die verdünnte Zeichenkonfiguration in der Form einer Vektorfolge beschreibt. In einer Speichereinheit 44 werden Daten gespeichert, die die Gesamtzahl von Bits darstellen, durch die die Ecken des verdünnten Zeichens beschrieben werden. Die in den Speichereinheiten 42, 43 und 44 gespeicherten Daten werden bei der Auswahl verwendet, welche Charakteristik des reduzierten Zeichens für die Beschreibung des Zeichens verwendet werden soll, wobei die das Zeichen darstellenden Daten auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden.

Die Verarbeitungseinheit 32 enthält des weiteren eine Arithmetikeinheit 46, in der Multiplikationen, Subtraktionen usw. durchgeführt werden können, um die Gesamtzahl der Bits in einem Zeichenbild feststellen zu können. Des weiteren ist eine Minimalbinärvergleichseinheit 47 vorgesehen, um die in den Speichereinheiten 42-44 gespeicherten Daten zu vergleichen. Des weiteren wird auch die Minimalzahl von Bits in den Speichereinheiten 42-44 ausgewählt. In einer Vielzahl von Zählern 48, 49, 50 und 51 erfolgt

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eine Verarbeitung der in den Speichereinheiten 42, 43 und 44 gespeicherten Daten. In der Einheit 32 sind des weiteren mehrere Dickenzähler 48 und 49 vorgesehen, die jeweils einer bestimmten Stärke des Zeichens zugeordnet sind. Die Zähler 48 und 49 zählen die Häufigkeit der Dickenübereinstimmungen bei der Abtastung der äußeren Grenze eines Zeichens. Der Zähler 48 zählt beispielsweise eine Dickeneinheit, während der Zähler 49 solche Dicken zählt, die das "n"-fache der Dickeneinheit aufweisen. Wenn beispielsweise die Zeichenschrift E13-B verwendet wird, so werden zwischen zwei und zwanzig solcher Zähler 48 und 49 im Normalfall benötigt. Bei der Abtastung eines jeden Punktes der äußeren Begrenzung des Zeichens während einer Aufsuchoperation erfolgt die Feststellung der Dicke an diesem Punkt und eine entsprechende Erhöhung eines der Zähler 48 und 49 entsprechend der festgestellten Dicke. Am Ende der Begrenzungsfeststelloperation für ein Zeichen stellt der Dickenzähler mit dem höchsten Betrag an seinem Ausgang den Dickenwert des Zeichens dar. Diese die Stärke des Zeichens repräsentierende Information wird in der Speichereinheit 41 gespeichert. Der Zähler 50 zählt die Anzahl der Punkte der Begrenzung des verdünnten Zeichens,während der Zähler 51 die Anzahl der Vektoren der Begrenzung des verdünnten Zeichens zählt. Der Zähler 50 wird zur Prüfung der kompletten Abtastung des Zeichens verwendet, während der Zähler 51 zur Bestimmung des Betrages der für die Identifikation des Zeichens erforderlichen Vektorzahl verwendet wird.

Im folgenden wird auf die Fig. 7 und 8 Bezug genommen, in denen die Maske zur Bestimmung der Vektorrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Punkten im Grenzverlauf des Zeichens gezeigt ist. Wie in dem vorangehend erwähnten Artikel von H. Freeman im einzelnen dargelegt

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ist, wird die in Fig. 7 gezeigte Maskenlogik für jeden Punkt der Zeichenumrandung des Zeichens 20 verwendet. Abhängig davon, in welchem der Bereiche P1-P8 der Maske eine Binärziffer "1" vorhanden ist, erfolgt die Bestimmung der codierten Digitaldarstellung der Vektorrichtung zwischen dem Punkt, an dem die Maske angeordnet ist und der sich im Zentrum des Bereichs der Maske in Fig. 7 befindet,und dem Punkt in einem der Bereiche P1-P8. Wenn somit eine binäre "1" im Bereich P8 festgestellt wird, so ist die Vektorrichtung 8.

Fig. 8 zeigt eine logische Schaltung, die bei der Festlegung der Vektorziffer zwischen aufeinanderfolgenden Punkten in der Zeichenumrandung gemäß der in Fig. 7 dargestellten Maske verwendet werden kann. Die Schaltung enthält einen Verteilerzähler 52, der acht Ausgänge 53 aufweist, die mit 1 bis 8 gekennzeichnet sind und die mit den entsprechenden Vektorrichtungen 33 (Fig. 2) korrespondieren. Jeder der Ausgänge 53 ist mit einem Eingang eines zugeordneten UND-Gliedes 54 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 55 der Speichereinheit 36 (Fig.6) zugeführt wird, in der ein Bild des Zeichens 20 (Fig. 1) gespeichert wird. Der Ausgang 56 eines jeden der UND-Glieder 54 ist mit einem ODER-Glied 57 und einem Decodierer 58 verbunden, dessen Ausgang mit der Vektorkettenspeichereinheit 38 (Fig. 6) verbunden ist. Der Zähler 52 ist derart aufgebaut, daß er in Richtung des Pfeiles in Fig. 8 zählt und über die Leitung 59 von der Programmsteuereinheit 45 (Fig. 6) voreingestellt werden kann, so daß er von jedem der Ausgänge 53 zu zählen anfangen kann. Der Zähler 52 wird durch Taktimpulse angesteuert, die über die Leitung 60 von der Steuereinheit 45 in allgemein bekannter Weise angelegt werden. Nach dem Abtasten einer binären "1" in dem Bild (Fig. 4) des Zeichens 20, das in der Speichereinheit 36 (Fig. 6) gespeichert ist, gibt das System über

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die Leitung 55 die Binärziffer in jedem der Bereiche P1-P8 der Maske (Fig. 7) ab, der mit dem Bereich in der Nähe des Punktes in dem Bild korrespondiert. In Abhängigkeit von dem Begrenzungsteil des abgetasteten Zeichens wird, was im nachfolgenden noch im einzelnen beschrieben wird, die Steuereinheit 45 den Zähler 52 voreinstellen, so daß ein Ausgang des Zählers zur Erzeugung einer binären "1" ausgewählt wird, die über die Leitung 53 dem zugeordneten UND-Glied 54 zugeleitet wird. Dadurch wird das UND-Glied 54 wirksam falls an seinem anderen Eingang 55 eine binäre "1" anliegt, die als Ergebnis einer in dem korrespondierenden Bereich der Maske (Fig. 7) aufgefundenen binären "1" erzeugt wurde und die über das UND-Glied 54 von der Speichereinheit 36 angelegt wurde. Wie bereits vorangehend gesagt wurde, wird der Ausgang des UND-Gliedes 54 dem ODER-Glied 57 und einem Decodierer 58 zugeleitet. Letzterer decodiert das Signal, um die Richtung des Vektors festzustellen. Der Ausgang des Decodierers 58 ist mit der Speichereinheit 38 (Fig. 6) verbunden, um die Ziffer zu speichern, die die Vektorrichtung bezeichnet. Der Ausgang des ODER-Gliedes 57 ist mit der Programmsteuereinheit 45 verbunden, um anzuzeigen, daß die Steuereinheit mit der nächsten Operation fortfahren soll. Die Maske (Fig. 7) wird so gedreht, daß die Richtung P7 der Maske stets parallel zu der Richtung der aufgefundenen Vektorziffer orientiert ist, wenn die Maske zu dem nächsten Punkt bewegt wird, um den nächsten Vektor zu bestimmen.

Im folgenden wird auf die Fig. 9A-9H Bezug genommen, in denen in Form eines Flußdiagrammes die Arbeitsweise des hier beschriebenen Systems zur Bestimmung des zur Beschreibung des Zeichens 20 (Fig. 1) erforderlichen Minimalbetrages aus binären Datenziffern enthalten ist. Das

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System (Fig. 1) beginnt die Abtastung des Dokuments 22 beispielsweise an der linken unteren Ecke und tastet in horizontaler Richtung Zeile für Zeile das gesamte Dokument ab. Die Videosignale werden in dem Digitalisierer 30 digitalisiert, um ein Bild von dem Dokument zu erzeugen, das in der Speichereinheit 36 (Fig. 6) der Verarbeitungseinheit 32 gespeichert wird (Block 66 der Fig. 9A). Die Speichereinheit 36 kann ein Teil eines Speichers eines Mikroprozessors oder einer ähnlichen Datenverarbeitungseinheit sein. Die Daten von dem Digitalisierer 30 beschreiben jeden Punkt des in der Speichereinheit 36 gespeicherten Bildes und beinhalten die cartesischen Koordinaten, so daß die Lage eines Punktes im Originaldokument mit der Binärziffer in der entsprechenden Speicherstelle übereinstimmt.

Ifechdem das Bild von dem Dokument 22 in der Speichereinheit 36 (Fig. 6) in Form von binären "1" und "0" (Fig. 4) gespeichert ist, wird im System mit der Suche eines Zeichens des in der Speichereinheit 36 gespeicherten Bildes begonnen. Beginnend mit der unteren linken Ecke des Bildes erfolgt die Abtastung horizontal, so daß jeweils ein Punkt (Block 67 der Fig. 9A) bezüglich eines O-zu-1-Überganges abgefragt wird. Das Verfahren wird wiederholt bis ein 0-zu-1-Übergang festgestellt wird (Block 68), durch den angezeigt wird, daß eine Kante eines Zeichens vorliegt. Wenn eine Kante eines Zeichens festgestellt wurde, so erfolgt die Speicherung der Koordinaten in den Speichereinheiten 39 und 40 (Fig. 6) und das Aufsuchen der äußeren Begrenzung des Zeichens wird eingeleitet (Block 69), um die Grenzen des Zeichens als eine Kette von Binärziffern zu definieren, wobei die Ziffern, die die Vektoren darstellen, in der Speichereinheit 38 (Fig. 6) gespeichert werden. Das Arbeiten der Maskenlogik (Fig. 8) wird eingeleitet (Block 69), indem

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zuerst eine Abtastung in Richtung 6 (Fig. 2) erfolgt. Dann erfolgt eine Bewegung in ührzeigerrichtung zur Richtung 7, Richtung 8 usw. bis eine binäre "1" (Block 70) festgestellt wird, die den nächsten Punkt in der Begrenzung des Zeichens darstellt. Nach dem Auffinden des nächsten Punktes erfolgt die Speicherung (Block 71 von Fig. 9A) der Binärziffer, die die Dezimalziffer, die die Richtung des Vektors darstellt, beinhaltet, in der Speichereinheit 38 (Fig. 6). Das System bewegt sich nun auf den aufgefundenen Punkt (Block 72) zu und beginnt mit der Suche bis die nächste binäre "1" gefunden ist. Die Maskenlogik (Fig. 8) beginnt jeweils die Abtastung in einer Richtung von 90 in Gegenuhrzeigerrichtung zu der Vektorrichtung, die am letzten Punkt unter Steuerung der Steuereinheit 45 (Fig. 6) gefunden wurde. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist zu sehen, daß das Ergebnis dieser ersten Suchoperation als Begrenzung des Zeichens 20 definiert werden kann in Form einer Serie von Binärziffern, die eine Reihe von Vektorrichtungen darstellen, die in der Speichereinheit 38 (Fig. 6) gespeichert sind.

Anschließend bewegt sich das System zu dem nächsten gefundenen Punkt und es erfolgt eine Prüfung der Vektorrichtung für die Vektorrichtungen 1 und 5 (Block 74), durch deren Auffindung angezeigt wird, daß die Begrenzung des Zeichens sich in horizontaler Richtung bewegt. Bei dem Beispiel des Zeichens 20 in Fig. 4 wird durch diese Operation die obere Kante aufgefunden. Wenn in dem System festgestellt wird, daß die Richtung des Vektors 1 oder 5 ist, wird festgestellt (Block 76 von Fig. 9B), daß die Koordinaten des Punktes neue Grenzen in der X- oder Y-Richtung sind. Wenn keine neuen Grenzen gefunden werden, so wird der nächste Punkt gesucht (Block 70 von Fig. 9A). Die Koordinaten von

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solchen Punkten, die als neue Grenzen gefunden werden (Block 76 von Fig. 9B), werden gespeichert (Block 78), und zwar in den Speichereinheiten 39 und 40 (Fig. 6), wobei die Koordinaten des Zeichens in der X-Richtung in der Speichereinheit 40 und die Koordinaten in der Y-Richtung in der Speichereinheit 39 (Fig. 6) gespeichert werden. Die Koordinaten eines jeden abgefühlten Punktes werden mit den Koordinaten, die zuvor gespeichert wurden, verglichen, um festzustellen, ob die Koordinaten eine neue Begrenzung in der X- und Y-Richtung darstellen. Am Ende der Suchoperation beinhalten die Speichereinheiten 39 und 40 die Maximalkoordinaten des Zeichens in der X- und Y-Richtung, von denen die Höhe und die Breite des Zeichens abgeleitet werden können. Das System führt außerdem einen Vergleich (Block 80 von Fig.9B) der Koordinaten des abgefühlten Punktes mit den Koordinaten des zuerst abgefühlten Punktes durch, um festzustellen, ob der Vergleich anzeigt, daß die Aufsuche der Zeichengrenze den ursprünglichen Startpunkt erreicht hat. Wenn die Koordinaten unterschiedlich sind, erfolgt die Suche des nächsten Punktes (Block 70).

Wenn die gefundene Vektorrichtung (Block 74) nicht in der 1- oder 5-Richtung liegt, erfolgt eine Prüfung, ob die Vektorrichtung für die Richtungen 2, 3 oder 4 (Block 82 von Fig. 9B) vorliegt. Wenn der aufgefundene Vektor mit einer dieser Richtungen übereinstimmt, so wird angezeigt, daß die Grenze des Zeichens nach unten verläuft und das System beginnt die Suche in 90° Richtung bezogen auf die Vektorrichtung des aufgefundenen Punktes und in Richtung 5 (Fig. 2), wobei eine Feststellung (Block 84 von Fig. 9B) der Dicke des Zeichens an diesem Punkt erfolgt. Bei der Feststellung der Stärke des Zeichens bewirkt das System die Zählung der Anzahl der abgefühlten binären "1" bevor ein übergang von einer

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binären "1" zu einer binären "O" festgestellt wird, wodurch das Ende des Zeichenteiles, das abgefühlt wurde, angezeigt wird. Wie bereits erwähnt wurde, befinden sich in der Verarbeitungseinheit 32 (Fig. 6) mehrere Zähler, die durch die Zähler 48 und 49 hier dargestellt sind, von denen jeder eine vorbestimmte Zeichendicke darstellt. Somit kann ein Zähler für jede Dicke zwischen 2 und 15 vorgesehen werden, wobei die Dicke jeweils in gleichen Längeneinheiten definiert ist. Jeder Zähler wird die Anzahl der festgestellten Dickeneinheiten während einer Suchoperation für das Zeichen zählen. Die Zähler 48 und 49, die der Dicke entsprechen, die durch das System festgelegt ist, werden dann um 1 erhöht (Block 86) und der Punkt wird geprüft (Block 76), um festzustellen, ob die Koordinaten des Punktes eine neue Grenze setzen.

Wenn das Ergebnis des Blocks 82 negativ ist, so erfolgt eine Prüfung der Richtung der Vektoren in den Richtungen 6, 7 oder 8 (Block 88), wobei die Dicke bei 90° zu der Vektorrichtung in der Richtung 1 (Block 90 von Fig. 9B) mit den entsprechenden Dickenzählern 48, 49 gemessen wird, die jeweils um 1 erhöht werden (Block 86). Dieses Aufsuchen der Grenze des Zeichens 20 und die Messung der Dicke wird fortgesetzt bis der letzte Punkt in der Begrenzung,der abgetastet wird, die gleichen Koordinaten wie der zuerst abgetastete Punkt (Block 80) aufweist, wodurch angezeigt wird, daß die Abtastoperation nun vervollständigt ist. Die Dicke des Zeichens wird dann festgestellt (Block 92 von Fig. 9C), indem der höchste Zählwert, der in den Dickenzählern 48 und 49 gefunden wurde, genommen wird und als Ergebnis in die Speichereinheit 41 (Fig. 6) eingegeben wird.

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Dann erfolgt eine zweite Abtastung der Grenzen des Bildes (Fig. 3) in der Speichereinheit 36 (Fig. 6), um eine Reduzierung der Grenzen des Zeichens durch Ersetzen des Zeichenbildes gemäß Fig. 4 durch das Zeichenbild gemäß Fig. 5 zu bewirken. Letzteres stellt die linke Grenze des Zeichens 20 (Fig. 1) dar. Während dieses zweiten Suchvorganges am Zeichenbild wird die im Block 92 festgestellte und nun in der Speichereinheit 41 (Fig. 6) gespeicherte Dicke dazu verwendet, um jeden Punkt,der bei einer Bewegung in den Richtungen 2, 3 oder 4 an einem Punkt in der Speichereinheit 37 gefunden wurde, an einer korrespondierenden Linksbegrenzung des Zeichens 20 zu plazieren. Dieser Punkt wird in Richtung 5 zu der neuen Stelle in der Speichereinheit 37 bewegt, die gleich der Dicke des Zeichens ist. Während dieser zweiten Abtastung der äußeren Grenze des Bildes wird die gefundene Vektorrichtung getestet, um festzulegen, in welche Richtung die Schräge der Kante des Zeichens 20 erzeugt wird, so daß die vorangehende Grenzbedingung angewendet wird, wenn die Vektoren eine Schräge in den Richtungen 2, 3 oder 4 anzeigen. Die Aufsuchoperation wird in der gleichen Weise eingeleitet (Block 96) wie vorangehend im Zusammenhang mit der ersten Suchoperation beschrieben wurde, so daß die Blocks 98, 100 und 102 von Fig. 9C die gleiche Funktion wie die Blocks 70, 71 und 72 von Fig. 9A erfüllen. Die Vektorrichtung wird für die Richtungen 6, 7 oder 8 (Block 104) getestet, um festzustellen, wenn die Linksgrenze des verdünnten Zeichenbildes (Fig. 5) gefunden wurde. Die Koordinaten eines gefundenen Punktes werden zur Prüfung (Block 106) der gleichen Koordinaten im Speicher 37 verwendet, um festzustellen, ob eine binäre "1" bereits an diese Stelle eingesetzt wurde. Wenn eine binäre "1" in dieser Stelle gefunden

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wird, beginnt das System mit dem Start einer neuen Punktsuchoperation (Block 98 von Fig. 9C), nachdem der Block von Fig. 9E durchlaufen wurde und ein Test für den Startpunkt erfolgte. Dieses Verfahren stellt sicher, daß die Verdünnungsoperation keine neue Punktlage in der Speichereinheit 37 schafft, die nicht in dem Originalbild in der Speichereinheit 36 vorhanden war.

Wenn in dem Block 106 kein Punkt an dieser Stelle des Bildes in der Speichereinheit 37 gefunden wurde, so wird der Begrenzungspunktzähler 50 (Fig. 6), der die Anzahl der Punkte in der Begrenzung des Zeichens zählt, um 1 erhöht (Block 108 von Fig. 9D) und eine binäre "1" in die gleichen Koordinaten der Speichereinheit 37 eingesetzt (Block 110). Dann wird der nächste Punkt (Block 98 von Fig. 9C) gefunden, nachdem der Block 128 von Fig. 9E durchlaufen ist. Der Punktzähler 50 ist bei einer aufeinanderfolgenden Suchoperation dafür verantwortlich, daß die Grenze eines Zeichens komplett abgesucht wird, was nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.

Wenn in dem Block 104 von Fig. 9C festgestellt wird, daß die Vektorrichtung nicht in den Richtungen 6, 7 oder 8 verläuft, so wird das System die Koordinaten des Punktes in Richtung 5 (Block 112) bewegen mit einem Abstand zu der Dicke, die feststellt, ob eine "1" in diesem Bereich in dem in der Speichereinheit 36 gespeicherten Bild vorhanden ist. Dieses Verfahren prüft jeden Punkt des Bildes als Kantenpunkt. Wenn keine "1" vorhanden ist, so wird in dem Block 112 die Dicke um eine Einheit verringert (Block 114 von Fig. 9D), es sei denn, die Dicke ist 0 (Block 116), wodurch angezeigt wird, daß es sich um einen Eckpunkt handelt. Wenn eine binäre "1" gefunden wird, wenn

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die Dicke nicht O ist (Block 116),wird angezeigt, daß der Punkt kein Zeichenteil ist. In diesem Fall sucht das System den nächsten Punkt (Block 90 von Fig. 9C). Die Richtung des nächsten Punktes wird festgestellt, indem in der 1-Richtung fortgefahren wird (Block 118 von Fig. 9D) oder indem in der Richtung 5 fortgefahren wird (Block 120). Beide Operationen testen die horizontale Kante in dem oberen Teil (Block 118) und den unteren Teil (Block 122) des Bildes. Durch die Identifizierung der horizontalen Kante des Zeichens erfolgt eine Reduzierung der binären Daten, die für die Beschreibung eines Zeichens erforderlich sind, indem eine Anzeige der Anzahl der sich wiederholenden Vektorziffern erfolgt. Dieses Verfahren bestimmt auch den Teil der äußeren Grenze des Zeichens, der um die Dicke des Zeichens durch Einsetzen der Linksbegrenzung des Zeichens reduziert wird, was im nachfolgenden beschrieben wird.

Wenn die Blocks 118 und 120 anzeigen, daß die Richtung zu dem nächsten Punkt, der betrachtet wird, weder in 5- noch in 1-Richtung (Fig.2) liegt, so muß der Punkt in einer Vektorrrichtung von 2, 3 oder 4 liegen, was begründet, daß die rechte Grenze des Zeichens 20 (Fig. 4), die abgefühlt wird, erfordert, daß der Punkt an der linken Grenze des Bildes in der Speichereinheit positioniert werden muß. Der Block 122 testet die linke Grenzposition des Punktes in der Speichereinheit 37 durch Bewegung der Koordinaten des Punktes in die Richtung 5, um den gleichen Betrag der Dicke, die in der Speichereinheit 41 (Fig. 6) gespeichert ist, um festzustellen, ob eine "1" bereits in dieser Position vorhanden ist. Wenn dies der Fall ist, wird der Block 128 geprüft und wenn dies nicht der Startpunkt ist, so wird der nächste

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Punkt gesucht (Block 98). Wenn keine "1" in der geprüften Position gefunden wird, so wird der Punktzähler 50 um 1 erhöht (Block 124), die Koordinaten der linken Grenzpunkte werden in einer Breitenspeichereinheit 40 (Block 125) als neue Grenzbreiten gespeichert und eine binäre "1" wird in der Speichereinheit 37 plaziert (Block 126 von Fig. 9E), die mit der Linksgrenze des Bildes in der Speichereinheit 36 korrespondiert. Dieser Vorgang wird wiederholt bis die Koordinaten des letzten gesuchten Punktes mit den Koordinaten des Startpunktes (Block 128) übereinstimmen, wodurch angezeigt wird, daß die Grenzen (Block 130) des Bildes in der Speichereinheit 36 gefunden wurden. Das Bild des verdünnten Zeichens wird dann zu der Speichereinheit 36 übertragen, wodurch das Originalbild ersetzt wird. Der Bitzähler 50 wird zu dieser Zeit eine Zählung aufweisen, die gleich der Anzahl der Punkte der Grenzen des verdünnnten Zeichens ist, was zur Prüfung der Abtastung der Grenzen dient, was im nachfolgenden noch im einzelnen beschrieben wird.

Das verdünnnte Zeichen (Fig. 5), das nun in der Speichereinheit 36 gespeichert ist, wird geprüft, um die Anzahl von Bits festzustellen, die zur Beschreibung des Zeichens notwendig sind, wenn die Vektorkette als Beschreibungsmethode verwendet wird. Die Linksgrenzensuchoperation von dem verdünnten Zeichen wird eingeleitet (Block 134 von Fig. 9E) und der zuerst gefundene Punkt wird geprüft, um festzustellen, ob seine Koordinaten die des Startpunktes sind (Block 136). Der Bitzähler 50 wird ebenfalls geprüft, um festzustellen, ob sein Ausgang "0" ist, was anzeigen würde, daß eine Grenzauffindung des verdünnten Zeichens bereits stattgefunden hat. Dies vermeidet ein Suchproblem beispielsweise bei dem Zeichen

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¹¹U", wo der Startpunkt bereits erreicht werden kann bevor eine vollständige Prüfung des Zeichens stattgefunden hat. Wenn die Koordinaten nicht mit dem Startpunkt übereinstimmen oder wenn der Zählwert des Zählers 50 nicht O ist (Block 137), so wird der nächste Punkt festgestellt (Block 138 von Fig. 9F). Der Block 140 bestimmt die Vektorrichtung des nächsten Punktes, wobei das System sich zu dem nächsten Punkt (Block 142) bewegt. Die Binärziffer, die den Vektor darstellt, wird dann in der Speichereinheit 38 gespeichert (Block 144) und der Vektorzähler 51 (Fig. 6) um den Wert 1 erhöht (Block 146). Außerdem wird der Punktzähler 50 um 1 verringert (Block 147) und der Vektorzähler 51 wird geprüft (Block 148), um festzustellen, ob die Zählung zu dieser Zeit kleiner als eine vorbestimmte Zahl η ist, die in dem hier beschriebenen Beispiel 256 beträgt, η kann die Kapazität der Speichereinheit 38 sein. Wenn die Zählung im Zähler 51 kleiner als η ist, so wird die Folge wiederholt bis das verdünnte Zeichen abgetastet wurde und die Speichereinheit 38 Binärdaten enthält, die die Vektoren an der Linksgrenze des verdünnten Zeichens darstellen. Der Vektorzahlzähler 51 wird zu dieser Zeit einen Zählwert aufweisen, der gleich der Anzahl der Vektoren in dem verdünnten Zeichen (Fig. 5) ist.

In dem Block 150 wird ein Suchvorgang für die Vektorkette, die in der Speichereinheit 38 gespeichert ist, eingeleitet, um festzustellen, wieviel Ecken in dem verdünnten Zeichen vorhanden sind. Wie im vorangehenden bereits beschrieben wurde, bedeutet jeder Wechsel in der Vektorrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vektoren in der Vektorkette eine Ecke und ein Zeichen kann beschrieben werden, wenn die cartesischen Koordinaten einer jeden Ecke in der aufgefundenen Folge aufgelistet sind. Im Block 152 in Fig. 9G wird ein Vergleich eines jeden Vektors in bezug auf den vorangehenden vorgenommen,

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um festzustellen, ob eine Ecke vorhanden ist. Eine Ecke ist vorhanden, wenn keine Übereinstimmung bei zwei aufeinanderfolgenden Vektoren bezüglich ihrer Richtungen vorliegt. Liegt Übereinstimmung vor, so wird ein Vergleich der Vektoren fortgesetzt (Block 150) bis eine Ecke gefunden wird. Beim Auffinden einer Ecke wird die Lage dieser nach den Bestimmungen ihrer cartesischen Koordinaten (Block 154) gespeichert (Block 156), und zwar in der Speichereinheit (Fig. 6) und die Koordinaten der Ecke werden mit der zuerst am Startpunkt aufgefundenen Ecke (Block 158) verglichen. Wenn diese Koordinaten nicht dem Startpunkt entsprechen, so werden die nächsten beiden Vektoren verglichen (Block 150), um die nächste Ecke aufzufinden. Dieses Verfahren wird fortgesetzt bis der Startpunkt erreicht wird (Block 158).

Zu dieser Zeit wird die Zahl der Binärbits, die die Ecken darstellen und in der Speichereinheit 29 gespeichert sind, festgestellt (Block 160), wobei eine arithmetische Einheit 46 (Fig. 6)in allgemein bekannter Weise verwendet wird. Das Ergebnis wird in der Speichereinheit 44 festgehalten. Zusätzlich wird der Zählwert des Zählers 51 in der arithmetischen Einheit 46 mit 3 multipliziert, um die Anzahl der Bits zu erzeugen, die zur Definition des Zeichens in Form einer Vektorkette benötigt werden. Dieses Ergebnis wird in der Speichereinheit 43 festgehalten. Die Anzahl der Binärbits in dem verdünnten Zeichenbild wird dann durch die Multiplikation der Höhe mit der Breite bestimmt (Block 164), wobei die Grenzen verwendet werden, die in den Speichereinheiten und 40 während des Suchvorganges des Zeichens in den Blocks 78 und 125 vorhanden sind. Dieses Ergebnis wird in der Speichereinheit 42 (Fig. 6) gespeichert. Die Ausgänge der in den Speichereinheiten 29, 42 und 43 gespeicherten Daten werden dann einem Minimalbinär-

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vergleicher 47 (Fig. 6) zugeleitet, so daß ein Vergleich und eine Auswahl (Blocks 166, 168 und 170 von Fig. 9H) stattfindet, welche der Speichereinheiten (29, 42 oder 43) die geringste Anzahl an Binärziffern enthält. Der Vergleicher 47 vergleicht zwei der in den Speichereinheiten 29, 42 und 43 gespeicherten Werte, um den kleinsten dieser Werte festzustellen, wonach ein Vergleich dieses Wertes mit dem dritten Wert erfolgt. Die ausgewählten Binärdaten werden dann über die Leitung 177 einer Aufzeichnungseinheit 34 (Fig. 1) zugeleitet (Blocks 172, 174 und 176), wo sie aufgezeichnet werden. Diese ausgewählten Zeichen stellen Daten auf einem Aufzeichnungsmedium dar, die weiteren Verarbeitungsprozessen zur Verfügung stehen. Die Verarbeitung des Dokuments 22 (Fig. 1) wird dann bis zum vollständigen Abschluß fortgeführt (Block 178).

Gemäß einer modifizierten Version kann anstelle der Linksbegrenzung auch eine Rechtsbegrenzung der Zeichen verwendet werden, um den Minimalbetrag an Daten zur Beschreibung eines Zeichens zu ermitteln.

Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, daß eine wesentlich wirksamere Aufzeichnung von Informationen, die abgetastete Muster oder Zeichen darstellen, möglich ist.

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Leerse ite

Claims

NCR CORPORATION Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung

Unser Az.: Case 24OO/GER

ZEICHENERKENNUNGSVORRICHTUNG

Patentansprüche:

Zeichenerkennvingsvorrichtung mit Abtastmitteln zum Abtasten von auf einem Hintergrundmedium angeordneten Mustern und mit Digitalisierungsmitteln, die mit den Abtastmitteln verbunden sind und die Digitalsignale erzeugen, welche mit Musterelementbereichen und Hintergrundelementbereichen korrespondieren, gekennzeichnet durch Verdünnungsmittel (35, 36), die die genannten Digitalsignale verarbeiten und für Bildspeichermittel (37) Signale liefern, die mit einem Grenzmuster korrespondieren, das weniger Musterelementbereiche aufweist als das durch die genannten Digitalsignale repräsentierte Muster, wobei die Bildspeichermittel (37) verdünnte Musterdaten speichern, die die genannten Grenzmuster darstellen, durch Verarbeitungsmittel, mit denen die genannten verdünnten Musterdaten verarbeitet werden, so daß Vektordarstellungen aus Liniensegmenten gebildet werden, die die aufeinanderfolgenden Grenzdatenelemente der verdünnten Musterdaten, die in den Bildspeichermitteln gespeichert sind, verbinden, wobei die Vektordarstellungen in Binärform codiert sind und eine erste Binärsequenz bilden und wobei die Verarbeitungsmittel eine binär codierte Darstellung von dem Produkt aus Höhe und Breite der Grenzmuster bilden, wodurch eine zweite

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ORIGINAL INSPECTED

2 Ö Q 15

Binärfolge festgelegt wird, und durch Vergleichsmittel (47), in denen die Anzahl der Binärziffern in der genannten ersten und zweiten Binärfolge verglichen wird und die Folge mit der kleineren Zahl von Binärziffern angezeigt wird.

2. Zeichenerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdünnungsmittel (35, 36) einen Musterspeicher (36) enthalten, in dem die genannten Digitalsignale darstellenden Musterdaten gespeichert werden, daß durch Suchmittel nacheinander Grenzmusterbereiche abgetastet werden, um eine äußere Grenze der genannten Musterdaten festzulegen und daß durch Dickenfeststellmittel (48, 49) ein Dickenwert für die Muster, die durch die genannten Musterdaten dargestellt werden, festgelegt wird, und daß durch die Suchmittel eine Wiederabtastung der äußeren Grenze vorgenommen wird, wobei Signale, die einen Teil der äußeren Grenze darstellen, an den Bildspeicher (37) und Signale, die die restlichen Teile der äußeren Grenze, die durch den Dickenwert reduziert wurde, an den Bildspeicher (37) angelegt werden, so daß die genannten verdünnten Musterdaten in dem Bildspeicher (37) eingespeichert sind.

3. Zeichenerkennungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Dickenfeststellmittel mehrere Zähler (48, 49) enthalten und die Dicke der genannten Muster bei einem jeden der aufeinanderfolgenden Grenzmusterbereiche abfühlt und einen der genannten Zähler (48, 49) weiterschaltet entsprechend der abgefühlten Dicke und wobei der Zähler mit dem höchsten Zählwert zur Festlegung des Dickenwertes ausgewählt wird.

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4. Zeichenerkennungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel einen Vektorspeicher enthalten, in dem die genannten Vektordarstellungen gespeichert werden und daß in einem Vektorbitspeicher die Anzahl der Binärziffern der genannten ersten Binärfolge gespeichert wird.

5. Zeichenerkennungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verarbeitungsmittel einen Höhen- und einen Breitenspeicher enthalten, in dem Werte über die Höhe und Breite der genannten Muster gespeichert werden und dteß in einem Musterbitspeicher das Produkt aus der Höhe und der Breite gespeichert wird.

6. Zeichenerkennungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel die Richtungswechsel feststellen zwischen aufeinanderfolgenden Vektordarstellungen, wodurch Ecken in den genannten verdünnten Musterdaten festgestellt werden und daß sie Lagedaten speichern, die die Positionen der genannten Ecken definieren, wodurch eine dritte Binärfolge gebildet wird und daß in den genannten Vergleichsmitteln festgelegt wird, daß eine der genannten ersten, zweiten oder dritten Binärfolgen die niedrigste Anzahl von Binärziffern enthält.

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