DE3322443A1

DE3322443A1 - Mustererkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3322443A1
Application number: DE19833322443
Authority: DE
Inventors: Yasuo Hino Tokyo Hongo
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1983-12-29
Also published as: JPH0467234B2; DE3322443C2; JPS59790A; US4556985A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Mustererkennungsvorrichtung zur Erkennung eingeprägter, aufgestempelter oder gedruckter Zeichen oder von ähnlichem.

Anhand von Fig. T sei zunächst ein bekanntes Verfahren zur Mustererkennung beschrieben, das als "Matrix-Matching"-Verfahren bezeichnet wird.

Bei diesem Verfahren wird ein als Gewichtsmuster bezeichneter Merkmalssatz für jedes zu erkennende Zeichen festgelegt. Fig. T zeigt ein solches Gewichtsmuster für den Buchstaben "B". Ein den Buchstaben enthaltender Bereich wird in eine Vielzahl von Teilbereiche unterteilt, die gewichtet werden, wie dies durch die Zahlen dargestellt ist. Verschiedene Zeichen werden verschieden gewichtet. Durch Vergleich des Gewichtsmusters (Eingangsmusters) eines zu erkennenden Zeichens mit dem Gewichts- muster eines Referenzzeichens kann daher jedes Zeichen erkannt werden.

Dieses bekannte Verfahren ist insofern nachteilig, als infolge einer gegenseitigen Positionsverschiebung zwischen dem Gewichtsmuster eines Referenzzeichens und dem des zu erkennenden Zeichens sowie infolge von Schwankungen der Breite von Zeichenstrichen das Ausmaß der Ausrichtung bzw. Übereinstimmung zwischen Zeichen variabel und instabil wird. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist ein Verfahren zur Zeichenerkennung unter Verwendung einer Formmatrix entwickelt worden (japanische Patentanmeldung 56-17570}„ Bei diesem Verfahren wird jedes Zeichen in 9 χ 8 Teilbereiche aufgeteilt und eine Formmatrix für jedes Zeichen aufgrund der Entscheidung aufge- stellt, ob ein Muster in einem jeweiligen Teilbereich

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- · · - · I NACHC-- ^r;^%c_r-.u-_T

Qean-Jert

"vorhanden" ist oder nicht. Die Zeichenerkennung wird durch Vergleich der Formmatrix mit einer Standardmatrix ausgeführt. Wenn jedoch ein gestempeltes Zeichen gelesen werden soll, kann die Formmatrix des Zeichens infolge eines Schnitts in der Oberfläche, auf die das Zeichen gestempelt ist, sowie infolge von Schmutz, etwa Ruß, auf der Oberfläche variieren, was die richtige Zeichenerkennung schwierig macht. Die 9x8 Formmatrix besitzt darüberhinaus den Nachteil, daß keine große Zahl von Zeichen (nicht mehr als 10) erkannt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die ein hohes Erkennungsvermögen, das heißt eine hohe Rate richtiger Zeichenerkennung bei hoher Lesegeschwindigkeit, auch dann besitzt, wenn Zeichen in schlechtem Zustand gedruckt oder gestempelt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung eines

herkömmlichen Verfahrens z.ur Zeichenerkennung unter Verwendung eines Gewichtsmusters ,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungs-·

form der Erfindung,

Fig.. 3 das nach Binär umwandlung erhaltene Bild des Buchstabens "W",

3322U3

Fig. 4 das Bild von Fig. 3 in segmentierter Form,

Fig. 5 eine Darstellung verschiedener Informationen von Merkmalen, die der Seg

mentinformation entnommen wurden,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Merkmalsgenerators,
10

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Stricheinheitzahl der Segmente,

Fig\ 8 eine Darstellung eines Registers für Stricheinheitzahlen,

Fig. 9 eine Darstellung des Zusammenhangs

zwischen den Stricheinheitzahlen und den Stricheinheitflachen eines Musters, 20

Fig,. 10 eine Darstellung von Sätzen von Stricheinheitzahlen sowie von Stricheinheit- und Strichverbund^Dateien für das Muster von Fig. 9,
25

Fig. 11 gin Flußdiagramm eines Programms zur Erstellung der Stricheinheit-Datei,

Fig. 12 ein Flußdiagramm eines Programms zur Erstellung der Strichverbund-Datei,

Fig. 13 eine Darstellung zur Erläuterung der

Art, in der ein Zeichenmuster definiert wird,
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Fig. 14 ein quantisiertes Bild eines Zeichen-

[NACHp r:::_r~

nachträglich j geändert j

musters und einen um dieses gelegten

Rahmen,

Fig. 15 eine Bitmatrix des quantisierten Bildes von Fig. 14 und

Fig. 16 eine Standardbitmatrix entsprechend dem Muster von Fig. 14.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Darin ist mit 1 eine nachfolgend als Kamera bezeichnete Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Form eines MOS-Transistors oder einer ladungsgekoppelten Einrichtung bezeichnet. 2 ist ein Binärumsetzer, 3 eine Schaltung zur Merkmalsextrahierung (nachfolgend Merkmalgenerator genannt), 4 ein Bilddatenspeicher (RAM1), 5 eine arithmetische Einheit, etwa ein Mikroprozessor, 6 ein Speicher in Form eines PROM besonders zur Speicherung eines Programms, 7 ein Speicher (RAM2), der hauptsächlich der Speicherung von Daten dient, und 8 eine Entscheidungsausgabeeinheit.

Ein zu erkennendes Zeichen bzw. eine zu erkennende Figur wird mittels der Kamera 1 in horizontaler Richtung X und in vertikaler Richtung Y abgetastet. Die bei der horizontalen Abtastung erzeugten Videosignale werden von dem Binärumsetzer 2 mittels eines Schwellenwerts in Binärwerte umgesetzt. Das entsprechende binäre Bild ist schematisch in Fig.. 3 gezeigt. Es sei angenommen, daß Bereiche, in denen Musterteile des Zeichens existieren, durch den logischen Wert "1" ausgedrückt werden und daß eine Reihe von logischen Werten "1'^wo Zeichenmuster auf horizontalen Abtastlinien (Zeilen) liegen, "Segment" genannt wird. Das Zeichenmuster kann in Segmente SE₈₁, SE₈₂, SE_±., SE_k1, _w. auf den Zeilen SCg, SC_g, SC_±, SC_k/..,

unterteilt werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Das Zeichenmuster kann daher durch ein Bündel bzw. eine Häufung solcher Segmente ausgedrückt werden. Damit erkannt werden kann, daß diese Segmente zum selben Zeichenmuster gehören, muß für jedes Segment ein Koordinatenvergleich durchgeführt werden. Wenn beispielsweise die Zeile SC„ abgetastet wird, kann das Segment SEg₁ auf der Zeile SC_g als zum selben Muster wie das Segment SE₀. auf der vorher-

I 81

gehenden Zeile SCq gehörig betrachtet werden, wenn die Y-Koordinate des Segments auf der gegenwärtigen Zeile SCg sich

um eins von der des Segments auf der vorangegangenen

Zeile SC₀ unterscheidet und sich außerdem die X-Koordinaten ο

der Segmente SE₈₁, SEg. wenigstens teilweise überlappen. Zum klaren Verständnis des Vorangehenden soll jedes Segment im Hinblick auf eine Start-Information, eine sogenannte Joint-Information und eine sogenannte Connection-Information betrachtet werden» Die Start-Information wird einem Segment zugeordnet, das sich nicht mit irgendeinem Segment auf einer vorangehenden Zeile überlappt, also einem Segment, das auf der laufenden Zeile erstmalig erscheint. Die Segmente mit einer solchen Start-Information sind in Fig. 4 SE₀₁, SE₀₀ und SE... Die Connection-Information kennzeichnet die Folge, in welcher die Segmente jeweils auf den Zeilen liegen. Die Joint-Information drückt den Grad der Überlappung von Segmenten aus und kennzeichnet zwei oder mehr Segmente auf einer vorangehenden Zeile, die auf der laufenden Zeile vereinigt sind. Solche Segmente, die mit Segmenten der Start-Information vereinigt oder verbunden sind, werden als zu denselben "Stricheinheiten" gehörig betrachtet* Den Segmenten SE₀ , SE„₂ und SE., sind die Strichexnheitzahlen 1, 2 bzw. 3 zugeordnet. Dem Segment SE, " zum Beispiel, dem eine Joint-Information zugeordnet ist, wird dieselbe Strichexnheitzahl wie dem rechten Segment SE,₂ auf der vorhergehenden Zeile gegeben.

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Die in Fig. 5 dargestellten Merkmale können den segmentierten Bilddaten entnommen werden. Fig. 5 zeigt bei (a) die Stricheinheitzahlen der Segmente, bei (b) die Koordinaten der rechten Enden der Segmente, bei (c) die Y-Koordinaten (die Anzahl von Zeilen), bei (d) die Segmentlängen, bei (e) und (f) SHtze vereinigter Stricheinheitzahlen, bei (g) die Gesamtanzahl von Segmenten, bei (h) die Anzahl von Segmentvereinigungen und bei (i) die Anzahl von Stricheinheiten. Diese Merkmale sind im gezeigten Muster im Speicher 4 (Fig. 2) gespeichert. Die Segmentlänge A wird als (X_.-X_T+1) ausgedrückt, das heißt als

K Jj

Summe der Differenz zwischen der X-Koordinate X_n des rechten Endes und der X-Koordinate X₁. des linken Endes einerseits und +1 andererseits. +1 wird deshalb hinzuaddiert, weil die Segmentlänge Null würde und dies unvorteilhaft wäre, wenn die Koordinaten des rechten Endes und des linken Endes gleich wären.

Fig. 6 zeigt in Blockform die Schaltung eines Merkmalgenerators, der die vorgenannten Merkmale extrahiert.

Der Merkmalgenerator umfaßt einen 3x3 lokalen Speicher 9 zur Speicherung der Binärsignale von drei Zeilen, das heißt der laufenden Zeile, der vorigen Zeile und der vorvorigen Zeile. Der Merkmalgenerator enthält ferner einen Detektor 10 zum Erfassen von Startsegmenten, einen Zähler 11 für die Stricheinheitzahl, ein Register 12 für die Stricheinheitzahl·, einen Detektor 13 für das rechte Ende der Segmente, einen X-Koordinaten-Generator 14, einen Y-Koordinaten-Generator 15, einen Segmentlängenzähler 16, einen Detektor 17 zur Feststellung von Segmentvereinigungen, einen Zähler 18 zum Zählen solcher Vereinigungen und einen Zähier 19 zum Zählen der Anzahl der Segmente.

Die nach Bearbeitung durch den Binärumsetzer abgegebenen

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binären Videosignale werden dem Speicher 9 geliefert. Der Detektor 10 ermittelt anhand der Ausgabe vom Speicher 9 die Startsegmente, die vom Zähler Tl gezählt werden, welcher die auf den neuesten Stand gebrachte Stricheinheitzahl in das Register 12 einschreibt. Der Detektor 13 dient dazu, die Positionen der rechtsliegenden Endpunkte der Segmente zu erfassen. Zu einem mit der Erfassung eines rechten Endpunkts durch den Detektor 13 in zeitlicher Beziehung stehenden Zeitpunkt werden die Koordinaten Χ_Ώ ι Y vom X-Koordinatengenerator 14 und vom Y-Koordinatengenerator 15 in den Speicher 4 (Fig. 2) eingeschrieben. Der Zähler 16 zählt die Bereiche, in denen das Binärsignal den logischen Wert "1" hat. Der Zählerstand des Zählers 16 wird als Segmentlänge A ausgegeben. Der Detektor 17 erfaßt anhand der Ausgabe vom Speicher 9 eine Segmentvereinigung und liefert dies an den Zähler 18, der die Anzahl N_mT von Vereinigungen zählt, sowie außerdem an das Register 12 für die Stricheinheitzahl. Wenn das Register 12 eine solche Joint-Information erhält, gibt es Stricheinheit-Informationen E., E^₁ die vereinigt sind, sowie für jede Stricheinheit-Information eine Stricheinheitzahl N_g aus. Der Zähler 19 zählt die vom. Detektor 13 festgestellten rechten Endpunkte und gibt die Gesamtzahl N_TS an Segmenten ab.

Fig. 7 zeigt die Stricheinheitzahlen der Segmente und Fig. 8 den Inhalt des Registers 12 in Fig. 6 zur vorübergehenden Speicherung der Stricheinheitzahlen.

Wie unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 beschrieben, wird der Buchstabe "W" in Segmente unterteilt, und die Seg- . mente werden mit Stricheinheitzahlen numeriert und zwar auf der Basis einerseits der Folge, in welcher die Segmente auf den Zeilen auftreten, und andererseits der Start-Information. Der Buchstabe "W" kann als eine Korn-

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bination von Segmenten angesehen werden, denen, wie in Fig. 7 gezeigt, die Stricheinheitzahlen "1", "2". und "3" zugewiesen sind. Es seien nun die Segmentfolge bzw. die Stricheinheitzahlen der Segmente auf den Zeilen SC..-(Y=19) und SC₂₀ (Y=20) betrachtet. Die Stricheinheitzahlen auf der. Zeile SC._g sind 1, 3, 3 und 2, während diejenigen auf der Zeile SC₃₀ 3 und 2 sind. Diese Informationen werden im Register 12 in dem in Fig. 8 gezeigten Muster gespeichert. Durch Überprüfung des Inhalts dieses Registers können die Anzahl N _ von Stricheinheiten sowie die Sätze miteinander vereinigter Stricheinheitzahlen E., E gewonnen werden. Da ein Zeichenmuster als ein Bündel von Segmenten, denen Stricheinheitzahlen zugeordnet sind, aufgefaßt werden kann, können aus dem Zeichenmuster mittels des Merkmalgenerators Merkmale extrahiert werden. Die Merkmale jeglicher Zeichenmuster sind in dem Speicher 4 (Fig. 2) gespeichert, und die arithmetische Einheit 5 führt zur Erkennung des Zeichenmusters anhand der gespeicherten Merkmalsinformation und dem im Speicher 6 gespeicherten Programm vorgeschriebene arithmetische Operationen aus.

Beim vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung unter bezug auf ein einfaches Zeichenmuster beschrieben. Komplexe Zeichen- und Figurmuster können auf gleiche Weise verarbeitet werden. Eine solche Verarbeitung soll nachfolgend beschrieben werden.

Fig. 9 zeigt den Zusammenhang zwischen Stricheinheiten eines beliebigen Musters und den Stricheinheitzahlen.

Bei einem z.u erkennenden Muster einer komplexen Gestalt wie in Fig, 9 werden den Segmenten, wie dargestellt, auf der Basis der Start-Information in oben beschriebener Weise Stricheinheitzahlen 1 bis 18 zugeteilt. Die Bereiche der Stricheinheiten sind in Fig. 9 durch gestrichelte

9/10/11

Linien klar abgegrenzt. Sätze von vereinigten Strichoinheitzahlen E₁, E„, wie sie bei (a) in Fig. 10 gezeigt sind, können aus der Joint-Information jeder Stricheinheit bestimmt werden. Die Datei von E., E„ wird zur Ableitung einer Datei von Stricheinheiten R_g, wie sie bei (b) in Fig. 10 gezeigt ist, und einer Datei von Strichverbunden*R , die bei (c) in Fig. 10 gezeigt ist, verwendet. Die Stricheinheit-Datei R_g wird durch Entfernung von sich gegenseitig überlappenden und redundanten Stricheinheitzahlen aus den Sätzen E₁, E₂ vereinigter Stricheinheitzahlen gewonnen. Fig. 11 zeigt ein Programm zur Bildung einer solchen Stricheinheit-Datei. Die Strichverbund-Datei R_n wird dadurch geschaffen, daß die Stricheinheit-rDatei R_g so angeordnet wird, daß die Nummer eines jeweiligen Strichverbundes (entsprechend den Mustern der zu erkennenden Zeichen oder Figuren), bei denen es sich um eine Kombination vereinigter Stricheinheiten handelt, den Stricheinheiten zugeteilt wird. Dieser Prozeß wird entsprechend dem in Fig. 12 dargestellten Programm ausgeführt. Die Anzahl N_nc von .Strichverbunden in Fig. 9, das heißt die Anzahl von Mustern ist "3". Die in den Fig. 11 und 12 gezeigten Programme sind in FORTRAN geschrieben, wobei das Sinnbild (t=3) eine Operation bedeutet. X=Y bedeutet zum Beispiel? daß X durch Y zu ersetzen ist. Das Sinnbild (O) steht für eine Verzweigung, O-) bedeutet "ungleich" und (>) bedeutet "größer als". Die Programmablaufpläne der Fig. 11 und 12 sind aus sich verständlich und brauchen daher nicht weiter erläutert zu werden. Mit Ei., E₂ sind Sätze von vereinigten Stricheinheiten bezeichnet. t$_m- ist die Anzahl der Vereinigungen. N₅₅ ist die Gesamtanzahl von Stricheinheiten. N _s ist die Gesamtanzahl von Strichverbunden» F ist eine Zwischendatei, die zur Prüfung benutzt wird, ob die Stricheinheiten sich überlappen oder nicht. R ist eine Datei, deren Größe von der Gesamtanzahl N₅₅ der Strich- *= (ein Verbund von Stricheinheiten)

11./1

■\ 2

nachträglich geändert

einheiten bestimmt wird. R_c ist eine Datei, deren Größe von der Gesamtanzahl N-, von Strichverbunden benutzt wird und i, j , k, 1 und m sind Laufzahlen für die Dateien. Die Dateien R„, R_ werden vor Durchführung des Programms auf Null gesetzt. Die Fläche A_, die Breite W-,, die Höhe H_c, das Maximum X und das.Minimum Y der linken und rechten Endpunkte, die Koordinaten X_, X.. , Y„, Y_ß des Maximums X und des Minimums Y und die zentralen Koordinaten X_c, Y_ hiervon können alle für jeden der Doppelstriche oder Muster bestimmt werden.

Der Prozeß der Erkennung des Zeichenmusters auf der Basis der beschriebenen Merkmale soll nun anhand der Fig. 13 bis 16 beschrieben werden.
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Es werden zwei Wege betrachtet, ein Zeichenmuster z.u definieren.

(1) Wenn ein Zeichenmuster lokal schmal oder abgeschnitten ist, wie bei einem eingeprägten oder gestempelten Zeichen, oder wenn infolge von Schnitten, öl, Ruß oder anderem Schmutz kleine Störmuster gebildet werden können, wird das auf Schmutz oder einem Kratzer beruhenden Muster entsprechend der Fläche, Breite oder Höhe entfernt und ein der Größe des Zeichens entsprechendes Muster von den verbleibenden Mustern gewonnen. Wenn das Zentrum P_ eines Musters entsprechend einer Zeichengröße gemäß Darstellung in Fig. 13 als Bezug dient, dann wird das Zeichenzentrum P_c auf der Basis des Abstands D_ zwischen dem Zeichenzentrum und dem Zentrum eines anderen Zeichens extrapoliert. Ein in einem Suchrahmen (mit einer Breite W und einer Höhe H^) enthaltenes Zeichen vorgegebener Größe wird als Musterzeichen betrachtet. Das Zeichen "A" in Fig. 13 ist frei von Störmustern, während das Zeichen "B" durch ein Störmuster N beeinträchtigt ist. Wenn ein

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solches Störmuster N vorhanden ist, sollte der Zeichenrahmen auf einen Bereich mit einer oberen Grenze H für die Zeichenhöhe beschränkt werden und jeder Teil jenseits der Obergrenze vernachlässigt werden. Der Zeichenrahmen für ein einzelnes zu erkennendes Zeichenmuster kann allerdings nicht extrapoliert werden.

(2) Wenn ein Zeichenmuster klar ist und kein Störmuster vorhanden zu sein scheint, wird ein Muster in einem Zeichenrahmen, der durch eine Höhe H_y (obere Grenze), eine Höhe H_T (untere Grenze), eine Breite W... (obere Grenze)

Ii U

und eine Breite W_ (untere Grenze) definiert ist, als ein Zeichenmuster bestimmt, anders ausgedrückt also ein Muster, das folgenden Bedingungen genügt: 15

LCU' ⁿL C U

wobei W_c und H die Breite und die Höhe des Zeichenmusters sind.

Ein Zeichenmuster ist also definiert, um einen Zeichenrahmen zu extrahieren. Fig. 14 zeigt das Zeichen "5" und einen Zeichenrahmen L, wo die Maximumkoordinaten X und Y und die Minimumkoordinaten X und Y X_FR* Y_fb bzw. X_Fw Υ_ρτ

sind. Obwohl das Zeichenmuster horizontal ausgerichtet dargestellt ist, spielt es keine Rolle, ob die Zeichenmuster horizontal oder vertikal liegen.

Der auf die vorgenannte Weise definierte Zeichenrahmen wird in X-Richtung in 24 Teilbereiche und in Y-Richtung in 12 Teilbereiche unterteilt. Wenn in einem Teilbereich ein Zeichenmuster vorhanden ist, wird dieser Teilbereich durch den logischen Wert "1" ausgedrückt, während der logische Wert "0" zur Kennzeichnung von Teilbereichen dient, in denen kein Zeichenmuster vorhanden ist. Die

13/1-4

durch logische Werte ausgedrückten Teilbereiche sind als Matrix in Fig. 15 gezeigt und werden nachfolgend als Bitmatrix B bezeichnet. Die freien Teilbereiche in Fig. 15 stehen für den logischen Wert "0".

Jedes Zeichen wird vorher zur Bestimmung seiner Bitmatrix gemessen, und die Elemente der Bitmatrix werden in vier Arten von Bits oder Elementen in nachstehender Weise klassifiziert:
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(a) Musterbit, ein Element das immer "1" ist;

(b) freies Bit, ein Element das immer "0" ist;

(c) Maskenbit, ein Element das zwischen "1" und "0" variabel ist und

(d) Deformationsbit, eine horizontale oder vertikale Kette von Bits, die in ihrer Gesamtheit als "1" bestimmt werden können, falls irgendeines dieser Bits "1" ist«

Fig. 16 zeigt ein Beispiel einer vorher für das Zeichen "5" gemessenen Bitmatrix. Die Bits sind durch Symbole gekennzeichnet. Die freien Bereiche kennzeichnen freie Bits, das Symbol (Δ) Maskenbits und das Symbol (□-□) Deformationsbits. Die dargestellte Bitmatrix enthält kein Musterbit.

Die Bitmatrix B wird für alle zu erkennenden Zeichen- und Figurmuster gemessen, und die Elemente der Bitmatrix werden in die vier Bitgruppen klassifiziert, so daß für jedes Zeichen K eine Standardbitmatrix B_c und eine

K
Maskenbitmatrix B.. definiert werden und außerdem ein

fc K
Deformationsoperator3) , der auf die gemessene Bitmatrix

B einwirkt/ definiert wird.
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K ,. . ν _ r 1; Musterbit oder Deformationsbit ₃ [x,j) - ι _{0; andere als} obige Bits

K , . ... , 1 ; andere als Maskenbits M ^v ^tJ) ¹O; Maskenbit

„ 1; wenn irgeneines von kombinierten Bits

■S> (B(i,j)) { der Deformationsbits "1" ist

0; wenn alle obigen Bits invariabel "0" sind; andere als Deformationsbits

tr

Ein Abstand D zwischen einem gegebenen Zeichen K und einem durch eine Bitmatrix B ausgedrückten unbekannten Zeichenmuster ist durch folgende Gleichung definiert:

D^K = ?' ? {B*(i,j)V [B*
15- i=l j=l ^S

In dem in Fig. 16 gezeigten Beispiel ist M=12 und N=24. Das Zeichen (V) bedeutet eine Explosiv-ODER-Verknüpfung, und das Zeichen (Λ) eine UND-Verknüpfung,,

Der Abstand {D } wird für alle Zeichenmuster bestimmt und der kleinste Abstand D₁ sowie der zweitkleinste Abstand D₂ werden ermittelt. Im Fall eines Musters K₁ mit dem Minimum D. wird das unbekannte Muster als Muster K.. bestimmt, wenn folgende Voraussetzungen erfüllt sind:

D.<D (vorgegebener Wert) D₂-D >D_ (vorgegebener Wert)

und zum Zeichenprüfen verschieden festgelegt.

Die vorgegebenen Werte D„, D_ werden zum Zeichenlesen

U L·

Wie oben beschrieben, werden bei der vorliegenden Erfindung Anordnungen zur Stricheinheitverarbeitung und zur

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Strichverbundverarbeitung eingesetzt, so daß ein Zeichen ohne größere Beeinflussung durch Störmuster und durch Positionsverschiebung eines Eingangsmusters und somit einen Abstand zwischen Mustern definiert werden kann. Durch Einführung des Konzepts eines Deformationsoperators und einer Maskenbitmatrix kann ein Schutz gegen Schwankungen der Zeichendefinition infolge von Veränderungen der Breite von Zeichenstrichen und kleinen Störmustern erreicht werden. Der Zeichenerkennungsprozeß kann mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung eines Stricheinheit- und Strichverbund-Verarbeitungsalgorithmus durchgeführt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Anwendung auf das Erkennen von eingeprägten, gestempelten oder gedruckten Zeichen beschrieben wurde, ist sie auch anwendbar auf das Erkennen spezieller Symbole, etwa solcher auf einem Schreibmaschinentastenfeld.

Claims

Patentanspruch

Mustererkennungsvorrichtung, gekennzeichnet durch

eine Bildaufnahmeeinrichtung (1), die Videosignale von einem Muster, etwa einem Zeichen oder einer Figur aufgezeichnet auf einem Medium, erzeugt, einen Binärumsetzer (2) zur Umsetzung der Videosignale in Binärwerte aufgrund eines Schwellenwerts, einen Merkmalgenerator (3), der die binären Musterwerte segmentiert und aus den Segmenten Merkmale extrahiert, eine Speicheranordnung (4) zur Speicherung der extrahierten Informationen, und eine arithmetische Einrichtung (5) , die

ein unbekanntes Muster in ein Bündel von Segmenten klassifiziert, indem sie Zuordnungen zwischen den gespeicherten Segmentinformationen analysiert,

um das unbekannte Muster ein Rechteck vorgegebener Größe definiert,

das Rechteck in vertikale und horizontale Bereiche mit einer Vielzahl von Zeilensegmenten unterteilt, das Muster in Form einer Matrix (Bitmatrix B) ausdrückt, indem der logische Wert "1" beispielsweise jenen Bereichen zugeordnet wird, in denen das Muster vorhanden ist und. der logische Wert "O" jenen Bereichen, in denen das Muster

RadeckestraOe 43 8000 MUnction 60 Telefon (089) 883603/8836Oa Telex 5212313 Telegramme PaisntconsuH Sonnenberger Straße43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Tolsx 4186237 Telegramme PatentconsuU

nicht vorhanden ist,

im voraus eine Standardbitmatrix B , eine Maskenbitmatrix B und einen Deformationsoperator§/ erstellt/ die aus Musterbits (immer "1")/ freien Bits (immer "0"), Deformationsbits (eine vertikale oder horizontale Kette von Bits, die in ihrer Gesamtheit als "1" angesehen werden können, wenn eines der Bits "1" ist) und Maskenbits (variabel zwischen "1" und "0") bestehen,

einen Abstand D zwischen einem gegebenen Muster K und dem durch die Bitmatrix B ausgedrückten unbekannten Muster aufgrund nachstehender Gleichung errechnet:

D^K = Σ I {B*(i,j) V [B?J(i,j)AcS-^K (B(i,j))]}, i=l j=i ^b

($ (B(i,j)) bedeutet, daß eine arithmetische Operation mit "1" ausgeführt werden soll, wenn irgendeines der kombinierten Deformationsbits der Bitmatrix B "1" ist, mit "0", wenn alle Bits "0" sind und mit Bits invariabel, falls andere als Deformationsbits)

. als K₁ ein Muster mit dem kleinsten Wert D₁ für den Ab-

K
stand {D } bestimmt und

das unbekannte Muster als das Muster K₁ festlegt, wenn die Bedingungen D₁^D_n (vorgegebener Wert) und D₃-D₁SD-(vorgegebener Wert) erfüllt sind, wobei D₂ der zweitkleinste Wert des Abstands ist.