DE2833908A1

DE2833908A1 - Verfahren und einrichtung zum automatischen erkennen von handschriftlichen markierungen

Info

Publication number: DE2833908A1
Application number: DE19782833908
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Wiedemeyer
Original assignee: Computer Gesellschaft Konstanz mbH
Current assignee: Oce Document Technologies GmbH
Priority date: 1978-08-02
Filing date: 1978-08-02
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2833908C2; GB2027963A; SE449142B; GB2027963B; SE7906361L

Description

Computer Gesellschaft Unser Zeichen

Konstanz mbH YpA Max-Stromeyer-Str. 116 7SP ς (I 1 ι oon

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Verfahren und Einrichtung zum automatischen Erkennen von handschriftlichen Markierungen« «________«______

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Erkennen von Markierungen auf einem maschinell auswertbaren Beleg mit einer Schaltungsanordnung zum Bestimmen der vertikalen und horizontalen Positionen von in Form einer Matrix auf dem Beleg aufgedruckten Markierungskästchen in bezug auf das Abtastraster der Einrichtung, bei der die Lagebestimmung der Spalten der Markierungsmatrix von der Lage jeweils zu einer Spalte fluchtend vorgedruckter Taktmarken abgeleitet wird und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens,,

Schnelle Belegleser haben die .Dateneingabe für Systeme der automatischen Datenverarbeitung grundlegend geändert. Sie haben die direkte Datenverarbeitung ermöglicht, bei der die in das Datenverarbeitungssystem einzugebenden Daten unmittelbar vom Originalbeleg maschinell gelesen werdenο Ua kostengünstig eine möglichst hohe Sicherheit der Zeichenerkennimg zu erhalten, beschränkt sich die

Go 1 FdI/ 17. 4. 1978

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maschinelle Lesefähigkeit allerdings in der Regel auf die Erkennung von Druckschriften, die für die maschinelle optische Zeichenerkennung genormt sind»

Wegen dieser Einschränkung der Möglichkeiten der direkten Belegverarbeitung können maschinenlesbare Daten auf einen Datenträger nur dann nachgetragen werden, wenn dafür so= genannte Codierdrucker an jedem dezentralen Erfassungsplatz zur Verfügung stehen. Weniger aufwendige kosten-= günstiger und trotzdem zuverlässig ist es, auf einem in maschinenlesbarer Schrift bedruckten Erfassungsbeleg hand= schriftlich Markierungen in mit einer "Blindfarbe¹⁵ vorgedruckte kleine Kästchen einzutragen^ z. Bo durch Ankreuzen« Den durch die Markierungskästchen definierten Positionen auf dem Beleg sind bestimmte Bedeutungen zugeordnet„ z. B, die Ziffern O bis 9. Die zu markierenden Kästchen sind_s regelmäßig in Zeilen- und Spaltenrichtung geordnet,in Form einer Markiermatrix auf den Beleg aufgedruckt«, Markierungen werden zentral mit einer automatischen Einrichtung zum Erkennen der Markierungen gelesen. Derartige Einrichtungen können im Grundsatz alle Anwendungsmögliehkeiten erschließen, die bei der herkömmlichen Lochkarte gegeben sind, wobei an die Stelle der gestanzten Löcher die handschriftlich eingetragenen Markierungen treten.

Oft ist die Einrichtung zum automatischen Erkennen von handschriftlichen Markierungen eine Zusatzeinrichtung eines Belegsortierers. Dann kann die Markiermatrix im gleichen Durchlauf von Belegen zusammen mit einer OCR-Zeile gelesen werden.

Der Informationsgehalt einer Markierung ergibt sich aus der Positiion der Markierung innerhalb eines festgelegten Belegvordruckes. Daher muß eine Einrichtung zum automatischen Erkennen von handschriftlichen Markierungen zu-

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nächst die Lage der auf einem Beleg vorgedruckten Mar= kierungskästchen zu seinem Abtastraster genau "bestimmen,, Je exakter dies gelingt,, umso geringer ist die Gefahr, eine Markierung einer falschen Stelle oder auch mehre= ren Stellen, d„ ho Markierungskastchen zuzuordnen«,

Zu diesem Zweck werden bei Markierungsb©legen in einer parallel zu den Zeilen der Markierungsmatrix angeordneten Taktzeile Taktmarken gedruckte Diese Taktmarken sind je= weils mit einer Spalte der Abtastmatrix fluchtend ausgerichtet« Da die Markierungsmatrix üblicherweise in Richtung der Zeilen gelesen wird, ist damit die Lage der Spalten im Abtastraster definiert«, Die Zeilenzuordnung erfolgt bei bekannten Markierungslesern durch die Lage der Belegunterkante mit einem dadurch vorgelegten Raster= abstand.

Schwierigkeiten ergeben sich bei dieser starren Zuordnung dann, wenn ein zu lesender Beleg durch Fehlausrichtung in der Belegtransportstrecke höhenversetzt oder mit ei= ner bestimmten Schräglage am optischen Abtaster der Ein= richtung zum automatischen Erkennen von handschriftlichen Markierungen vorbeigeführt wirdo Aber auch bei einem ein= wandfreien Transport des Beleges in Höhe der Abtasteinheit tritt ein Höhenversatz der Markierungsmatrix z„ B. dann aufj, wenn der Beleg nicht lagerichtig geschnitten ist«, Schräglagen sind immer dann möglich₉ wenn der Beleg beim Transport nicht exakt an einer seiner Kanten ausgerichtet istο Alle diese Abweichungen von einer normierten Lage führen trotz der durch die Taktzeile vorgegebenen Spalteneinteilung der Markiermatrix zu Ungenauigkeiten_p so daß Markierungen u. U. einer falschen Zeilen= und Spaltenposition zugeordnet werden»

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver=

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fahren der eingangs genannten Art und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, daß trotz eines solchen Versatzes oder einer Schräglage der vorgedruckten Markiermatrix gegenüber dem Raster der Abtastereinheit in einer oder auch in beiden Koordinatenrichtungen eine hohe Erkennungssicherheit gegeben ist, damit es also möglich ist, die genannten Fehllagen der Markiermatrix bezüglich des Abtastrasters auszugleichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches beschriebenen Merkmale gelöst. Der besondere Vorteil dieser Lösung ist eine rein elektronische Korrektur des Abtastergebnisses. Zunächst ist der Höhenversatz eines gelesenen Beleges deswegen unkritisch, weil die einzelnen Elemente einer Fotodiodenreihe, die als Abtastanordnung jeweils eine gesamte Spalte der Markiermatrix erfaßt, nicht a priori fest ganz bestimmten Zeilen dieser Matrix zugeordnet sind. Vielmehr wird die Lage des Schwärzungsschwer-Punktes der einzelnen Taktmarken als Bezugswert für die jeweilige Zeilen- und Spaltenkoordinate herangezogen. Abhängig von diesem Bezugswert werden die Abtastdaten im Abtastraster den Zeilen der Markiermatrix zugeordnet. Für die Korrektur einer Schräglage wird eine der Markiermatrix vorangestellte sogenannte Codespalte ausgewertet. Diese enthält neben die Belegart kennzeichnenden Codemarken zwei Lagemarken, deren Versatz in Zeilenrichtung, ausgedrückt durch den Spaltenabstand im Abtastraster, ermittelt und derart ausgewertet wird, daß danach im Abtastergebnis die Positionen für die Markierungskästchen jeder Spalte der Markiermatrix korrigiert werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild mit dem grundsätzlichen Aufbau einer Einrichtung zum automatischen Erkennen von Markierungen,

Fig. 2 einen Belegausschnitt, aus dem der Aufbau der Markiermatrix erkennbar ist,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Vertikalposition einer Taktmarke und

Fig. 4 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Schräglagekorrektur für die Bilddaten jeder Abtastspalte.

In Fig. 1 ist in einem Blockschaltbild der grundsätzliche Aufbau einer Einrichtung zum automatischen Erkennen von handschriftlichen Markierungen auf einem maschinell auswertbaren Beleg dargestellt. Die Erkennungseinrichtung besteht aus einem optischen Markierungsabtaster und elektronischen Schaltungsanordnungen zum Erkennen von Markierungen. Der Markierungsabtaster enthält eine Abtastoptik 10 und einen optoelektrischen Wandler 11, er ist z. B. im Belegeingabeteil eines Belegsortierers auf einer Position für Lesestationen an der Belegtransportstrecke untergebracht. An den Lesestationen werden - wie schematisch angedeutet - die abzutastenden Belege 2 von einer nicht dargestellten Saugtrommel in Pfeilrichtung 21 vorbeigeführt.

Die Ausgestaltung dieser Belege 2 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Der Beleg enthält eine aus 17 Zeilen Z1 bis Z17 und beliebig vielen Spalten S bestehende Markiermatrix. An den Kreuzungspunkten von Zeilen Zn und Spalten S sind Markierungskästchen MK mit Blindfarben vorgedruckt, die die Größe und Position von Markierungen M festlegen sollen. Die zum Druck der Markierungskästchen MK verwendeten Blind« farben liegen außerhalb des spektralen Empfindlichkeitsbe-

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reiches der optisch-elektrischen Abtasteinheit 10,11 und beeinflussen deswegen die Markierungserkennung nicht. Blindfarben sind helle gelbe, orange oder rote Farbtöne. Die Markierungskästchen MK werden durch Einzeichnen eines liegenden Kreuzes "X" mit weichem Bleistift oder Kugelschreiber der Schriftfarben schwarz oder blau markiert. Auch andere Markierungen M, z. B. stehende Kreuze "+" oder senkrechte bzw. diagonale Striche, werden erkannt. Die Markierung mit liegenden Kreuzen bietet jedoch in vorliegendem Fall die größte Erkennungssicherheit.

Oberhalb der Markiermatrix liegt eine Taktzeile TZ mit schwarz gedruckten Taktmarken TM. Die Lage der Taktmarken TM definiert die Lage der Spalten S und Zeilen Zn der Markiermatrix. Ein Erkennungsvorgang findet nur statt, wenn eine Taktmarke TM gefunden wird* Aufgrund dieser Festlegung kann die Markiermatrix beliebig durch andere Informationen unterbrochen werden, wenn an diesen Stellen die Taktzeile keine Taktmarken TM enthält.

Die Markiermatrix wird entgegen der durch den Pfeil 21 bezeichneten Transportrichtung von rechts nach links gelesen. Als erste gelesene Spalte wird eine Codespalte CS erwartet. Diese enthält als Lagemarken zwei erste, über zwei Zeilen reichende, schwarzgedruckte . Codemarke CM1 in den ersten beiden Zeilen Z1, Z2 und in Höhe der 13. und 14. Zeile Z13, Z14. Wie noch zu erläutern sein wird, wild, mit Hilfe dieser Lagemarken CM1 ein evtl. Schräglauf des Beleges 2 festgestellt und elektronisch ausgeglichen. Zusätzlich enthält die Codespalte CS eine vorgedruckte Kombination von z. B. 3 aus 7 Elementen zweiter Codemarken CM2, die die Art der abzutastenden Markiermatrix bzw. die Belegart definiert.

Ist die Markiermatrix mit in Blindfarben gedruckten,

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geradlinig durch die ganze Matrix verlaufenden Trennlinien zwischen Spalten bzw« Zeilen in Felder unterteilt;, und ist innerhalb eines jeden Feldes eine von der Scheinart abhängige;, gleiche Anzahl von Markierungen aufzubringen„ so kann für alle Felder eine Plausibilitätsprüfung auf eine be-stimmte Anzahl von Markierungen durchgeführt wer= den«

Zurückkehrend zu Figo 1 wird ein solcher Beleg 2 während des Vorbeilaufens an der Markierungslesestation über die Abtastoptik 10 auf eine Autoscan=Zeile₉ d» h. eine Reihe von 128 Fotodioden des optoelektrischen Wandlers 11 abgebildet« Die Fotodiodenreihe verläuft in Richtung der Spalten S der Markiermatrix,, Durch eine Abtastschaltung im Wandler 11 wird die Information der Fotodioden in ein serielles analoges Videosignal VS umgewandelte

Ua sowohl schwach gezeichnete Markierungen als auch Markierungen auf verschmutzten Belegen sicher zu erkennen, wird die Helligkeit des Zeichenuntergrundes<, do ho der aktuelle maximale Weißwert in der Zeile des abzutastenden Bildpunktes in einer Signalwandlereinheit 3 bei der Quantisierung des Videosignals VS zu einem aus Schwarz·= Weiß-Werten bestehenden Bildmuster berücksichtigt.

Aus der ermittelten Helligkeit des Zeichenuntergrundes werden drei in der Höhe gestaffelte Schwarz-Schwellenwerte abgeleitet, mit deren Hilfe drei verschiedene Bildmuster aus dem ursprünglichen Videosignal VS gewonnen werden. Eine vierte gesonderte Schwelle wird zur Bewertung der kontrastreichen, vorgedruckten Taktmarken TM der Taktzeile TZ und der Codemarken CM1, CM2 der Codespalte CS herangezogen. Diese Ableitung von Schwellenwerten aus der festgestellten Grundhelligkeit bewertet in erster Linie den vorhandenen Kontrast zwischen Zeichen und Untergrund und kompensiert gleichzeitig eine etwaige

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unterschiedliche Empfindlichkeit der verschiedenen Fotodioden des optoelektrischen Wandlers 11.

In den folgenden Stufen werden die mit den verschiedenen Schwellenwerten quantisierten Bildmuster zunächst parallel •weiterverarbeitet. Dabei wird aus der Lage der Taktmarken TM in einer Vorverarbeitungseinheit 41 die Information über die Lage von Zeilen Zn und Spalten S der .Markiermatrix gewonnen. Auch ein etwaiger Schräglauf des Beleges 2 wird durch eine noch näher zu erläuternde Schaltungsanordnung für die Schräglagekorrektur ermittelt und ausgeglichen. Da dann die Lage der Zeilen Z1 bis Z17 genau bestimmt ist, kann die Abtastinformation ohne nennenswerte Einbuße an Erkennungssicherheit um den Faktor 1:2, d. h. auf 64 Bildzeilen reduziert werden. Die für diese Informationsreduktion erforderlichen Daten werden einem als Parameterspeicher 42 bezeichneten Festwertspeicher entnommen.

In einer Erkennungseinheit 5 laufen nun drei durch verschiedene Bewertung entstandene Bildmuster und die Information über die Lage der Bildmuster relativ zur Abtastmatrix ein. Um sicher zu bestimmen, ob in einer bestimmten Position eine Markierung vorliegt oder nicht, werden alle Bildpunkte abhängig von ihrer Lage mit ausgewählten Bildpunkten ihrer Umgebung verknüpft. Die dafür benötigten Steuerdaten stehen ebenfalls in dem Parameterspeicher 42. Damit ist für alle Bildmuster die Anordnung der Markierungen ermittelt.

In einer nachfolgenden Auswertungseinheit 61 wird eine Plausibilitätsprüfung für jedes Feld der Markiermatrix durchgeführt. Dafür wird eine im vorhinein bekannte Information über die Markierungsfelder als Kriterium ausgenutzt. Dies ist die bekannte Größe der Markierungsfelder

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und die Anzahl von zulässigen Markierungen M im Markierungsfeld. Dieses Kriterium ist in Form von Prüfprogrammen für verschiedene Belegarten in einem weiteren Festwertspeicher, dem Plausibiliiät sspebher 62, abgelegt.

Die Information der Codemarken CM2 in der Codespalte CS bestimmt das zu verwendende Prüfprogramm. Die Plausibilitätsprüfung ergibt nun, welche der mit den drei verschiedenen Schwellenwerten ermittelten Markierungsanordnungen die Plausibilitätskriterien erfüllt und als zulässiges

10Ergebnis ausgegeben wird. Kann keine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden, weil keine dafür benötigten Kriterien angegeben werden kannen, so wird das mit dem mittleren Schwellenwert digitalisierte Bildmuster ausgewertet und dessen Markierungsergebnis ausgegeben.

Über eine Schnittstelle 7 werden die gefundenen Markierungen als binäres Bitmuster in einer Folge von je drei 6-Bit-Worten pro Spalte S ausgegeben, dabei ist eine Bitstelle im letzten Wort redundant, so daß jeder Zeile

20eine Bitstelle entspricht. Die Interpretation der ausgegebenen Markierungsinformation erfolgt dann durch die jeweils angeschlossene Datenverarbeitungsanlage.

Die Funktionssicherheit dieser Einrichtung wird durch 25interne Kontrolleinrichtungen überprüft. Nach jedem Einschalten des Belegsortierers mit der Einrichtung zum automatischen Erkennen von handschriftlichen Markierungen und nach einer Fehlernormierung läuft in der beschriebenen Erkennungseinrichtung die Erkennung eines simulierten 3OBeleges mit ausgefüllter Markiermatrix ab„ Alle für diese Simulation erforderlichen Daten werden einem weiteren Festwertspeichers dem Simulationsspeicher 3 entnommen. Auch im Verlauf der Verarbeitung dieser Simulationsdaten laufen alle beschriebenen Vorgänge ab. Die ermittelten 55Markierungsergebnisse werden mit im Simulationsspeicher 3 gespeicherten Sollwerten verglichen. Bei fehlender

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Übereinstimmung wird ein Fehlersignal ausgegeben.

In der oben kurz erläuterten Vorverarbeitungseinheit 41 wird nun u. a. die Vertikalposition der Taktiaarke TM ermittelt. Die dafür benötigten Teile der Vorverarbeitungseinheit 41 sind in Fig. 3 anhand eines Blockschaltbildes dargestellt. Um den Zusammenhang herzustellen, ist hier nochmals die Signalwandlereinheit 3 dargestellt. Vorstehend wurde bereits kurz angedeutet, daß die Videosignale VS mit drei verschiedenen Schwellenwerten digitalisiert werden. Ein vierter Schwellenwert ist für die Digitalisierung der Taktmarken TM vorgesehen, da diese vorgedruckten Marken zu dem Weiß-Hintergrund des Beleges sehr kontrastreich sind. Diese mit dem vierten Schwellenwert digitalis sierten Abtastdaten werden in einen ersten Registerblock 310 eingegeben. Er ist aus sechs Schieberegistern zu je 128 Bitstellen aufgebaut. Er kann damit die vollständigen Abtastergebnisse von sechs aufeinanderfolgenden Abtastspalten speichern. Nachfolgend beziehen sich die Spalten und Zeilen immer auf das Abtastraster. Zeilenweise werden dieseAbtastdaten einem ersten Addierer 320 zugeführt. Dieser ist als programmierbarer Festwertspeicher ausgeführt und gibt als Binärwert an, wieviel schwarze Abtastelemente in jeder Zeile enthalten sind. Diese dreistellige Zeilensumme wird einem zweiten Registerblock 330 übergeben, der aus fünf miteinander eingangs- bzw. ausgangsseitig gekoppelten 3-Bit-Registern aufgebaut ist. Sein Speicherinhalt entspricht damit den Zeilensummen von fünf aufeinanderfolgenden Zeilen.

Die den ersten drei Registern dieses zweiten Registerblockes 330 zugeführten Zeilensummen werden parallel an einen ersten Flächenaddierer 340 ausgegeben. Er ist ebenfalls als programmierbarer Festwertspeicher ausgebildet und liefert die Anzahl der schwarzen Abtastdaten

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in einem Bereich von sechs Spalten und drei Zeilen. Die Ausgangsdaten der letzten drei Register des zweiten Registerblocks 330 werden einem zweiten Flächenaddierer 350 zugeführt, der dem ersten Flächenaddierer 34-0 in Auf-"bau und Funktion entspricht, nur die Flächensumme aus drei darüberliegenden Zeilen bildet.

Die 4-Bit-Ausgangssignale dieser beiden Flächenaddierer 340 bzw. 350 sind parallel einer Vergleichseinrichtung 36Ο zugeführt. Mit dieser Vergleichseinrichtung wird die Zeilenlage des Schwerpunktes einer Taktmarke TM aus dem Vergleich der zugeführten Flächensumm@iermittelt« Auch diese Vergleichseinrichtung ist als programmierbarer Festwertspeicher ausgebildet und dient dazu, die den beiden Flächenaddierern zugeführten Daten eines Feldes von 6 Abtastspalten mal 6 Abtastzeilen auszuwerten. Die Größe dieses 6x6 Rasterfeldes ist abgestimmt auf die Größe einer Taktmarke im Abtastraster. Zur einfacheren Erläuterung sind die ihm von den beiden Flächenaddierern 340 bzw. 350 angebotenen Flächensummen mit B bzw. A bezeichnet.

Die Vergleichseinrichtung 360 gibt an ihrem Ausgang 361 an ein erstes sechsstelliges Ausgangsregister 362 ein "1"-Signal ab, wenn die obere Flächensumme A kleiner als eine erste Konstane K1 ist. Diese Bedingung besagt, daß ein Signal an dem Signalausgang 361 für einen oberen Weißbereich dann auftreten soll, wenn in einer Fläche von sechs Spalten und 3 Zeilen über einar· Taktmarke TM nahezu nur als "weiß" bewertete Abtastelemente aufgetreten sind. Um Fehlstellen noch zuzulassen, kann die erste Konstante K1 beispielsweise einen Wert von 3 aufweisen.

An einem zweiten Signalausgang 363 für ein Schwerpunktsignal ist ein zweites Ausgaberegister 364 mit 3 Bit-

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stellen angeschlossen. An diesem Signalausgang 363 soll immer dann ein Signal "1" auftreten, wenn zwei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: Die obere Flächensumme A ist größer als die untere Flächensumme B und die Summe beider Flächensummen A, B ist größer als eine zweite Konstante K2.

Eine Taktmarke TM bedeckt im Abtastraster im allgemeinen einen Bereich von 4 bis 5 Spalten und 4 bis 5 Zeilen.

Stellt man sich für diese Erläuterung bildlich vor, daß diese Taktmarke TM über einen ausgewählten Bereich von 6 Spalten und 6 Zeilen des Abtastrasters geschoben wird, . wird irgendwann der Schwerpunkt der Taktmarke, d. h. die größte Anzahl von Schwarzelementen die horizontale Mittellinie dieses Beobachtungsfensters überschreiten. Zu diesem Zeitpunkt ist die erste der beiden Bedingungen erfüllt, d. h. A> B. Um jedoch hierbei eine Fehlbewertung auszuschalten, muß gleichzeitig die zweite Bedingung gelten, d. h. A+B>K2, mit der eine Mindestgröße für die Taktmarke festgelegt wird, beispielsweise gilt K2 = 12. Schließlich weist die Vergleichseinrichtung 360 noch einen dritten Signalausgang 365 auf, der immer dann ein Signal "1" führt, wenn die obere Flächensumme B kleiner als die erste Konstante K1 ist. Damit wird also ein Weißbereich unterhalb einer Taktmarke TM angegeben.

Die Ausgänge der beiden Ausgaberegister 362 bzw. 364 sind mit dem J-bzw. K-Eingang eines Freigabe-Flip-Flops 366 verbunden. Dieses Flip-Flop liefert immer dann ein Freigabesignal FS, wenn ein oberer Weißbereich in der Vergleichseinrichtung 360 festgestellt wurde. Einen Takt nachdem der Schwerpunkt einer Taktmarke TM am Ausgang des Registers 364 gemeldet war, wird das Freigabesignal zurückgenommen. Dieses Freigabesignal FS wird einem Codierer 367 zugeführt.

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Daneben werden die Signalausgänge der beiden Ausgaberegister 362 und 364 und der Signalausgang 365 für den unteren Weißbereich einer konjuktiven Verknüpfung 368 zugeführt, die im Blockschaltbild als UND-Glied dargestellt ist. Am Ausgang dieser konjuktiven Verknüpfung 368 tritt immer dann ein Taktmarken-Signal TS auf, wenn in der richtigen zeitlichen Reihenfolge die entsprechenden Bedingungen in der Vergleichseinrichtung 360 erfüllt sind, d. h. eine Taktmarke TM richtig erkannt ist und über und unter der Taktmarke Weißbereiche gemeldet sind. Auch dieses Ausgangssignal wird dem Codierer 367 zugeführt.

Dieser Codierer, ein programmierbarer Pestwertspeicher, ist eingangsseitig weiterhin an einen Zeilenzähler 369 angeschlossen, der die absolute Lage der gerade verarbeiteten Abtastzeile bezüglich des Abtastrasters wiedergibt. Er enthält also eine siebenstellige Binärzahl für jeweils eine der 128 Abtastzeilen. Über den Codierer 367 soll bezüglich dieser absoluten Zeilenangabe die relative Lage der Taktmarke TM und damit auch die relative Zuordnung der einzelnen Abtastzeilen zu den Zeilen der Markiermatrix angegeben werden. Der Erwartungsbereich für die Höhenlage der Taktmarke TM ist auf 16 Zeilen beschränkt, daher reichen 4 Bit für diese Relativangabe am Ausgang des Codierers 367 aus.

Diese Lageinformation wird einem Parallel-Serien-Wandler 370 zugeführt und seriell an einen Speicher 380 für die Lageinformation ausgegeben, der einen Teil des Bilddatenspeichers bilden kann. Die gespeicherten Daten über die Lageinformation werden einer Datenwandlerstufe 390 zugeführt, in der dann endgültig die relative Spureinteilung der Bilddaten aufgrund der festgestellten Lage der Taktmarke TM vorgenommen wird» Damit ist dann

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in der angeschlossenen Erkennungseinheit 5 die Gesamtheit der Bilddaten mit Kenntnis ihrer Zuordnung zu den Markierungszeilen weiter zu verarbeiten.

Vorstehend wurde anhand von Fig. 3 erläutert, wie die relative Lage der Taktmarke TM bezüglich des Abtastrasters ermittelt und ausgewertet wird, um einen Höhenversatz eines gelesenen Beleges auszugMchen. Anhand der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung soll nun die Schräglagekorrektur für die Bilddaten jeder Spalte beschrieben werden. Dazu sei nochmals kurz auf die Erläuterung zu Fig. 2 verwiesen. Wie erwähnt, soll mit den Lagemarken CM1 eine evtl. Schräglage des Beleges festgestellt werden, um die im Abtastraster vorliegenden Abtastdaten richtig zur Markiermatrix zuzuordnen.

Dazu dient die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung. Auch für diesen Zweck wird von den Ausgangsdaten der Signalwandlereinheit 3 ausgegangen. Hier ist jedoch bereits die Zahl der Abtastzeilen im Verhältnis 2:1 reduziert, d. h. es sind nur noch 64 Bildzeilen der weiteren Verarbeitung zugrunde gelegt. Die Schaltungsanordnung weist daher einen Zeilenzähler 401 auf, der in einem Bewertungszyklus mit einer 6 Bitstellen umfassenden Binärzahl eine von 64 Bildzeilen aufruft. Der Ausgang dieses Zeilenzählers 401 ist an einen Codierer 402, einen programmierbaren Festwertspeicher, angeschlossen, der abhängig von dem Zählerstand des ZeiLenzählers 401 an seinen Ausgängen 403 bis 408 zeilenabhängige Steuersignale abgibt. Der Steuersignalausgang 403 soll immer dann ein Steuersignal Z9/Z45 führen, wenn der Zeilenzähler 401 einen Bereich von der 9. bis zur 20. bzw. von der 45. bis zu 56 Zeile vorgibt. Der Steuersignalausgang 404 gibt ein positives Steuersignal Z32 ab, wenn der Zeilenzähler 401 dem Codierer 402 die 32.

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Zeile in einem Be-wertungsz3'^pklus zuweist« Analoges gilt für die weiteren Steuersignalausgänge 405, 406 und 407, die jeweils dann positive Steuersignale führen, wenn vom Zeilenzähler 401 im Bewertungszyklus die Zeilen 64, 2 bzw. 3 vorgegeben werden. Der letzte Steuersignalausgang 408 umfaßt an sich fünf Signalleitungen zur Schräglagekorrektur, deren Bedeutung noch erläutert wird. Mit diesem Steuersignal des Codierers 402 wird die Schaltungsanordnung zur Schräglagekorrektur für di^feilddaten in jedem. Einzelfall synchronisiert.

Wie bei der anhand von Fig. 3 erläuterten Feststellung der Vertikalposition der Taktmarke TM wird zunächst auch hier der Schwäfzungsschwerpunkt der Lagemarken CM1 ermittelt. Dazu dient ein an die Signalwandlereinheit 3 angeschlossenes Schieberegister 409, das die Bilddaten aufnimmt, die mit der den vorgedruckten Takt- bzw. Codemarken zugeordneten Schwelle quantisiert sind. In dieses Schieberegister 409 werden fortlaufend die Bilddaten von jeweils vertikal benachbarten Bildelementen eingespeichert. Diese werden in einer als UND-Glied ausgebildeten Verknüpfungseinheit 410 immer dann bewertet, wenn zugleich vom Codierer 402 über den Steuersignalausgang 403 das Steuersignal Z9/Z45 abgegeben wird. Dieses Steuersignal beschränkt in diesem Fall die Freigabe der Verknüpfungsdnheit 410 auf die beiden Bereiche der Abtastzeilen 9 bis 20 und 45 bis 56, in denen die Lagemarken CM1 zu erwarten sind.

Sind vier vertikal benachbarte Bildelemente schwarz, wird ein erstes Merk-Flip-Flop 411 gesetzt. Dieses Merk-Fli.p-Flop 411 wird über ein disjunktives Verknüpfungsglied 412 durch die Steuersignale Z32 bis Z64 zurückgesetzt. Der Ausgang dieses ersten Merk-Flip-Flops 411 ist parallel mit dem Eingang zweier vierstelliger

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Schieberegister 413 "bzw. 414 verbunden, die für die Datenübernahine aus dem Merk-Flip-Flop 411 mit den Steuersignalen Z32 bzw. Z64 aktiviert v/erden,

Den Schieberegistern 413 bzw. 414 ist jeweils ein konjuktives Verknüpfungsglied 415 bzw. 416 nachgeordnet. Diese werden durch das Steuersignal Z2 vorbereitet und bewerten den Inhalt der angeschlossenen Schieberegister bzw. 414. Ein jeweils an den Ausgang dieser konjuktiven Verknüpfungsglieder 415 und 416 angeschlossenes weiteres Merk-Flip-Flop 417 bzw. 418 wird daher jedesmal dann gesetzt, wenn in einer, der Abtastzeilen 9 bis 20 bzw. 45 bis 56 ein Feld von 4x4 Bildpunkten als schwarz bewertet worden ist. Der Ausgang des zweiten Merk-Flip-Flops 417 kennzeichnet damit, ob die obere der Lagemarken CMI festgestellt ist. Analoges gilt für den Ausgang des dritten Merk-Flip-Flops 418 bezüglich der unteren der Lagemarken CM1.

An die beiden den Setzeingängen zugeordneten Ausgänge des zweiten und dritten Merk-Flip-Flops 417, 418 ist ein ECCLUSIV-ODER-Verknüpfungsglied 19 angeschlossen. Dieses spricht also immer dann an, wenn nur einer der beiden angeschlossenen Ausgänge der Merk-Flip-Flops 417, 418 ein Signal führt, d. h. also erst eine der beiden Lagemarken CM1 ermittelt ist. Der Ausgang dieses Verknüpfungsgliedes

eier 419 ist mit einem ersten Binärzähler 420 verbunden/ während der Ausgangssignale dieses Verknüpfungsgliedes durch ein ihm gleichzeitig zugeführtes Steuersignal Z3 hochgezählt wird. Funktionsmäßig bedeutet dies: Der Binärzähler 420, der 3 Bit-Stellen umfaßt, wird bis zu einem Zählerstand hochgezählt, der dem Spaltenversatz der beiden Lagemarken CM1 entspricht. Sobald beide Lagemarken festgestellt sind, sperrt das EXCLUSIV-ODER-Verknüpfungsglied 419 den Binärzähler 420. De/erreichte Zählerstand des ersten Binär-

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Zählers 420 bleibt während des Belegdurchlaufes unverändert erhalten und wird am Anfang des nächsten Belegs über ein Normiersignal 429 zurückgesetzt.

An die beiden Merk-Flip-Flops 417 und 418 ist auBerdem ein weiteres konjuktives Verknüpfungsglied 421 derart angeschaltet, daß es an den Setzeingang eines vierten Merk-Flip-Flops 422 immer dann ein Setzsignal abgibt, wenn die obere der beiden Lagemarken CM1 zuerst fest-10gestellt wird. Auch dieses Merk-Flip-Flop 422 wird mit-dem Normiersignal 429 zurückgesetzt. Sein dem Setzeingang zugeordneter Ausgang führt also jeweils dann ein positives Signal, wenn die obere der Lagemarken CM1 zuerst festgestellt wurde, d. h. der abgetastete Beleg nach rechts geneigt ist, umgekehrtes gilt für den dem Rücksetzeingang zugeordneten Ausgang. Aus dem Zustand des vierten Merk-Flip-Flops 422 ist also die Neigungsrichtung des abgetasteten Beleges ableitbar und mit dem Zählerstand des ersten Binärzählers 420 der Spaltenversatz der Lagemarken CM1 definiert.

Die weitere Aufgabe der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung besteht nun nur noch darin, die in einem Bildspeicher 425 gespeicherten Bilddaten entsprechend der festgestellten Schräglage in versetzten Spaltenabschnitten, d. h. treppenartig, auszulesen. Dazu ist/ein erster Multiplexer 423 vorgesehen. Dessen Auswahleingängen wird der gegenwärtige Inhalt des ersten Binärzählers 420 zugeführt. Dementsprechend schaltet der Multiplexer einen von sechs Dateneingängen auf seinen Ausgang durch. Fünf dieser Eingänge sind mit den Steuersignalausgängen 408 für die Schräglagekorrektur des Codierers 402 verbunden, der sechste Eingang ist an den Nullpegel angeschlossen. Der erste Multiplexer 423 schaltet damit abhängig von dem Zählerstand des ersten Binärzählers 420 eine der 5 von dem

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Codierer 402 abgegeDenen, vom Zeilenzähler abhängigen Anweisungen als Zählimpuls für den zweiten Binärzähler 424 durch. Das Hochzählen des zweiten Binärzählers 425 wird in jedem Zeilenzählerzyklus wiederholt. Aus dem jeweiligen Stand des Binärzählers 424 ergibt sich, welche Spalte des Bildspeichers ausgegeben werden soll.

Dieser Bildspeicher 425 besteht aus 20 in Reihe geschalteten Schieberegistern mit je 64 Elementen. Er kann also den Inhalt von 20 Abtastspalten aufnehmen. WennAm Idealfall bei einem abgetasteten Beleg keine Schräglageabweichung aufgetreten ist, werden aus diesem Bildspeicher in einem Zeilenzyklus die 64 Bilddaten der gleichen Speicherspalte, d. h. der Inhalt eines Schieberegisters ausgelesen. Entsprechend einer festgestellten Schräglage nach links oder rechts müssen jedoch die zwischengespeicherten Bilddaten nach einer bestimmten Anzahl von Zeilen jeweils um eine Spalte versetzt ausgelesen werden. Dazu dienen 2 weitere Multiplexer 426 bzw. 427, die jeweils an einen Teil der Ausgänge des Bildspeichers 425 angeschlossen· sind. Diese beiden weiteren Multiplexer 426 bzw. 427 werden durch das vierte Merk-Flip-Flop 422 wahlweise aktiviert. Welcher der angeschoossenen Ausgänge des Bildspeichers 425 in dem jeweiligen Multiplexer selektiert wird, ist durch den Zählerstand des zweiten Binärzählers 424 bestimmt, dessen 3 Stellen umfassender Ausgang mit den Selektionseingängen der Multiplexer 426 bzw. 427 verbunden ist. Die beiden Ausgänge der Multilplexer 426 bzw. 427 sind schließlich über ein ODER-Glied 428 verknüpft, dessen Ausgang an die Erkennungseinheit 5 angeschlossen ist und über den die in bezug auf eine Schräglage korrigierten Bilddaten übergeben v/erden.

Zusammengefaßt stellt die geschilderte Schaltungsanordnung zunächst das Auftreten der beiden Lagemarken CM1 fest und

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ermittelt weiterhin, um wieviele Abtastspalten diese gegebenenfalls zueinander versetzt sind. Abhängig von der Größe dieses Spaltenversatzes,der den Zählerstand des . ersten Binärzählers bestimmt, wird über den Codierer 402 und den Multiplexer 425 der Zählerstand des zweiten Binärzählers 424 in jeden Zeilenzyklus jeweils dann um 1 erhöht, wenn jeweils nach einer bestimmten, vom Spaltenversatz abhängigen Zeilenzahl die nachfolgenden Bildelemente aus dem Bildspeicher 425 um· eine Abtastspalte nach links bzw. rechts versetzt ausgelesen werden sollen, was durch die zeilenabhängigen Steuersignale zur Schräglagekorrektur des Codierers 402 festgelegt ist.

In Fig» 4 ist \tf@iterhin noch angedeutet, daß die Signalwandlereinheit 3 zwei Ausgangs für nach verschiedenen Schwellwerten bewertete und j© Bildelemgnt codiert dar-= stellend© Bilddaten besitzt= Dementsprechend ist strich= punktiert n©b©n dem dargestelltes Bildspeicher 425 ©in weiterer derartiger Bildspeicher mit. den entsprechenden Ausgangsiehaltungen angedeutete Dies ist, wie eingangs erläutert, erforderlich^ weil di^_Qgilddaten mit mehreren Schwellen quantisiert v/erden, ua/Markigrungtn unterschied·= liehen Kontrastes ein optimales Abtastdat@n=Must©r gu erhalten»
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4 Figuren
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Claims

Patentansprüche

^\j Verfahren zum automatischen Erkennen von Markierungen auf einem maschinell auswertbaren Beleg mit einer Schaltungsanordnung zum Bestimmen der vertikalen und horizontalen Positionen von in Form einer Matrix auf dem Beleg aufgedruckten Markierungskästchen in "bezug auf das Abtastraster der Einrichtung, bei der die Lagebestimmung der Spalten der Markierungsmatrix von der Lage jeweils zur Zeilenrichtung fluchtend vorgedruckter Taktmarken abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Zeilenlage der Taktmarken (TM) bezüglich des Abtastrasters einer Abtasteinheit (10, 11)für jede Markierungsspalte die zeilenweise Zuordnung von in einem Bildspeicher (425) gespeicherten quantisierten Bilddaten zu den Zeilen (Zn) der Markierungsmatrix abgeleitet wird, daß die Lage auf dem Beleg (2) in Spaltenrichtung (S) der Markiermatrix vorgedruckter Codemarken (CM1) ausgewertet und gegebenenfalls ihr Spaltenversatz als Binärwert unter Angabe der Neigungsrichtung zum Ausgleich der Schräglage eines Beleges gespeichert wird und daß abhängig von Größe und Richtung dieser Schräglage die Bilddaten spaltengerecht bezüglich der zum Abtastraster schräg liegenden Markiermatrix (Zn, S) des Beleges (2) ausgelesen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Feststellen der vertikalen Position der Taktmarken (TM) fortlaufend die Zeilensummen der Abtastdaten mehrerer Spalten der Abtastmatrix und daraus Flächensummen (A, B) von Teilflächen eines Abtast» bereiches gebildet werden, daß diese Fläehensummen zur Ermittlung des Schwärzungsschwerpunktes in einer Vergleichseinrichtung (36o) verglichen werden und daß daraus bei ausreichender Größe dieser Fläehensummen, unter

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Berücksichtigung von Weißtiereichen ober- und unterhalt) des ausgewerteten Abtastbereiches die relative vertikale Lage für eine Taktmarke (TM) abgeleitet wird*

3ο Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2₉ gekennzeichnet durch einen ersten Registerblock (310) mit einer Mehrzahl von jeweils die quantisierten Daten einer Abtastspalte aufnehmenden Registern, die zeilenweise fortlaufend ausles- bar sind_? durch einen angeschlossenen Zeilenaddierer (32O)₉ dessen Ausgang mit einem zweiten Registerblock (330) zum fortlaufenden Speichern der vom Zeilenaddierer zugeführten Zeilensummen verbunden ist, durch zwei Plächenaddierer (34-0s 350) zum Aufaddieren der in Je einer Hälfte der Re= gister des zweiten Registerblocks gespeicherten Zeilensummen zu je einer Flächensumme (A₉ B) und durch eine nachgeschal= tete Vergleichseinrichtung (360) zum Feststellen der Zeile des Abtastrasters5 in der die dem oberen Teil des ausge= vierteten Abtastbereichs zugeordnete Flächensumme (A) die Flächensumme (B) des anderen Teiles übartrifft«

4o Einrichtung nach Anspruch 3₉ gekennzeich= net durch eine Vergleichseinrichtung (360)_} in der zum Feststellen von YJeißbereichen ober= und unterhalb der ermittelten Taktmarkenlage die beiden ober= und unter= halb der Taktmarken vorhandenen Flächensummen (A , B) jeweils mit einer vorgegebenen ersten Konstanten (K1) verglichen werden_p die nicht überschnitten werden darf und in der die aufaddierten Flächensummen des Taktmarken= bereiches (A „ B.") mit einer vorgegebenen zweiten Kon= stanten (K2) verglichen»werden„ die im Falle der Be= Wertung der zugeordneten Abtastzeile als Schwärzungsschwerpunkt nicht unterschritten werden darf,,

5ο Einrichtung nach Anspruch 4_P dadurch ge-

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kennzeichnet, daß ein Codierer (367) vorgesehen ist, dem aus den Ergebnissen der Vergleiche abgeleitete Steuersignale (TS, FS) zugeführt werden, und an den die parallelen Ausgänge eines Zeilenzählers (369) angeschlossen sind, aus denen im Codierer bei Auftreten der Steuersignale die relative Lageinformation für eine festgestellte Taktmarke (TM) und abhängig davon die Spureinteilung für das Abtastraster abgeleitet und einer Erkennungseinheit (5) zur Auswertung übergeben wird.
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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ermitteln der Lageposition der Codemarken (CM1) zunächst in vorgegebenen Abtastbereichen, in denen je eine Codemarke sicher liegt, aufeinanderfolgend mehrere, vertikal benachbarte schwarze Abtastelemente festgestellt und dies für mehrere benachbarte Abtastspalten nacheinander durchgeführt wird, daß beim Auftreten eines Codemarkenmusters in einem der beiden Abtastbereiche zugeordnete Steuerflipflops(417 bzw. 418) gesetzt werden, deren positive Ausgangssignale das Auftreten der Codemarke im oberen bzw. unteren Abtastbereich kennzeichnen, daß die Neigungsrichtung der Markiermatrix (Zn, S) des Beleges (2) daraus abgeleitet wird, welche Codemarke bei dieser spaltenweisen Auswertung des Abtastergebnisses zuerst auftritt, daß bei Bewertung .einer weiteren Abtastspalte ein Binärzähler (420) in seinem Zählerstand jeweils um eine erhöht wird, solange nur eine der beiden Codemarken feststellbar ist , und daß der Zählerstand für die gesamte Abtastung des Beleges festgehalten wird, sobald beide Codemarken festgestellt ..-sind.

7. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrstelliges Schieberegister (409), dem die Abtastdaten seriell eingegeben werden, mit seinen Aus-

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gangen an ein beim Durchlaufen von Abtastdaten aus den vorgegebenen Abtastbereiehen aktiviertes konjunktives Verknüpfungsglied (410) angeschlossen ist, daß ein er= stes Steuerflipflop (411), das jeweils nach Durchlaufen eines der vorgegebenen Abtastbereiche rückgesetzt wird, zwischen dem konjunktiven Verknüpfungsglied und zwei Schieberegistern (413, 414) angeordnet ist, deren Eingänge unmittelbar vor dem Rücksetzen des Steuerflipflops wechsel= weise aktivierbar sind, daß die Ausgänge dieser Schiebe= register parallel jeweils an ein weiteres konjunktives Verknüpfungsglied (415 bzw« 416) und deren Ausgänge an das zweite bzw_o dritte Steuerflipflop (417 bzw. 418) angeschlossen sind,, deren positive Ausgangssignale das Auf= treten einer Coderaarke in einem der beiden vorgegebenen Abtastbereiche kennzeichnen=

8ο Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn= zeichne t, daß die dem Setzeingang (J) zugeordneten Ausgänge des zweiten und dritten Steuerflipflop (417 bzw.

418) über ein EXCLUSIV-ODER=Verknüpfungsglied (419) auf den jetjeils zu Beginn eines Spaltenzyklus aktivierbaren Eingang des Binärzählers (420) durchgeschaltet sind, des= sen parallele Ausgänge an die Auswahleingänge eines ersten Multiplexers (423) angeschlossen sind, in dem abhängig von der so zugeführten Signalkombination einer der Daten= eingänge selektiert und auf einen angeschlossenen weiteren Binärzähler (424) durchgeschaltet wird, daß die Datenein= gänge des ersten Multiplexers (423) an einen zeilenabhängige Steuersignale führenden Steuersignalausgang (408) für die Schräglagenkorrektur eines Codierers (402) angeschlossen sind, und daß ein Bilddatenspeicher (425) vorgesehen ist, der die Bilddaten einer Mehrzahl von Abtasi:spalten speichert und dessen je einer Abtastspalte zugeordnete Ausgänge mit den Dateneingängen zweier weiterer Multiplexer (426 bzw. 427) verbunden sind, deren Selektionseingänge

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zur Auswahl jeweils eines der Spaltenausgänge des Bilddatenspeichers mit dem weiteren Binärzähler (424) und weiterhin mit einem der beiden Ausgänge eines weiteren Steuerflipflops (422) verbunden sind, das seinerseits mit den beim Auftreten einer Codemarke (CM1) gesetzten Steuerflipflops(415 bzw. 416) derart verbunden ist, daß seine beiden Schaltzustände jeweils die Neigungsrichtung der Schräglage des Beleges (2) kennzeichnen.

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