JPS6149717B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の利用分野 本発明は文字認識システム、詳しくは自己走査
フオトセルアレイ用の独立チヤンネル自動利得制
御システムに関するものである。

(2) 発明の背景 光学式文字認識システムにおいては、フオトセ
ルアレイ中の各フオトセルが現に走査している媒
体からのリフレクタンスすなわち反射量に基づい
て、その測定レンジを設定するようなデータ読取
りシステムを備えることが望ましい。媒体は多色
の場合もありバツクグランド反射量のレベルが変
化する場合もあるので、現に観察している反射量
と黒との間をカバーするような測定レンジに各フ
オトセルを設定する、従つて互いに近い距離にあ
るフオトセルにもそれぞれ異なる測定レンジを設
定することができるようにすることが望ましい。

従来の技術によれば、個別の又は独立のフオト
セルを使用する光学式データ読取りシステムで
は、個個のフオトセルと組合わされた個個の増幅
器が、周知のアナログ技術を利用して、自動利得
制御を行うようになつている。自己走査フオトセ
ルを使うさらに新しいシステムでは、特に多数の
フオトセルの出力を順次に単一の導線上に取出す
ものでは、一群のフオトセルに対して通常１個の
ビデオ増幅器が使われており、従つて個個のフオ
トセルに対して利得制御を行うことは実用的でな
い。単一導線上に取出した一群のフオトセルの出
力について測定レンジを変更する技術は、米国特
許第3872434号明細書に記載されている。しかし
この技術は、各フオトセルの測定レンジを、反射
量の一様なターゲツトの観察結果に基づいて予め
個別に設定するものであり、情報を実際に走査す
るときは、この予め設定した測定レンジ全体を比
例的に変化させて、バツクグランド変化による利
得変化を生じさせるものである。従つて個個のフ
オトセルについてその利得を独立に変化させるも
のではない。

(3) 発明の概要 本発明は、個個のフオトセルの有効利得を必要
に応じて独立に変化させることのできる技術を提
供する。この技術においては、各フオトセルの見
掛けの利得を、Ａ／Ｄ変換器の基準入力をフオト
セルの入力速度で変調することによつて、変化さ
せる。各フオトセルに対する基準値をデジタルメ
モリに記憶し、Ａ／Ｄ変換器の基準入力を変化さ
せるのに使う。各フオトセルに対する基準値を走
査ごとにフオトセル出力レベルと比較し、その結
果に基づき必要に応じて基準値を変更し記憶す
る。こうして各フオトセルに対する自動利得制御
を行う。

(4) 実施例の説明 以下本発明を実施例について詳細に説明する。

第１図は、本発明を利用したシステム全体の線
図的説面図である。例えばデータの載つている書
類１０をレンズ１１を通して自己走査フオトセル
アレイ１２で走査する。アレイからのデータはビ
デオ増幅器１３を経て線路１９によりＡ／Ｄ変換
器１７に送られる。AGC回路１６は線路２５に
よりデータを受け、線路２４によりＡ／Ｄ変換器
１７へ基準信号を送る。

自己走査フオトセルアレイ１２は、例えば、単
一の導線上に出力を送る32個のフオトセルから成
るものでよい。アレイ１２の出力は増幅器１３を
経て送られる。増幅器１３の出力は、フオトセル
による走査の観際に察される反射量を表わす一連
の電圧信号である。増幅器１３の出力をＡ／Ｄ変
換器１７に送り、そこで別に発生したアナログ基
準信号により変調する。Ａ／Ｄ変換器１７は、４
ビツトグレイスケール（16グレイレベル）に基づ
く評価結果を与える並列変換技術によるものであ
る。この信号変換技術自体は公知のものである。

第２図にＡ／Ｄ変換器の詳細を示す。低抗体２
１から成る電圧はしごは、Ｄ／Ａ変換器２３の出
力を受ける。Ｄ／Ａ変換器２３と電圧はしごとは
緩衝増幅器２２によりバツフアされている。入力
信号１９とAGC回路１６からの基準信号とを比
較器２０内において比較する。このＡ／Ｄ変換器
１７の動作は、基準電圧として、この型のＡ／Ｄ
変換器に通常用いられる精密電圧源からのもので
なく、Ｄ／Ａ変換器によつて創り出したものを利
用する点でユニークである。別の比較器２０Ａの
出力は、AGC回路に送られ、いつどの方向に基
準レベルを変更すべきかを定めるために使われ
る。基準レベル変更のアルゴリズムに次の３つの
仮定を置く。

(1) バツクグランドレベルは情報レベルよりも高
い（情報は通常はバツクグランドレベルより黒
く印刷される）。

(2) 入力ビデオレベルが常に基準レベルよりも高
い場合はバツクグランドレベルに対しても情報
レベルに対しても基準レベルが低すぎる。

(3) 入力ビデオレベルが短時間のみ基準レベルよ
りも低い場合は情報を観察していることを意味
し、長時間にわたつて基準レベルよりも低い場
合はバツクグランドレベルに対して基準レベル
が高すぎる。

これらの仮定に基づき次の制御を行うシステム
を構成する。

(A) まず第１に、任意の個個のフオトセルからの
入力ビデオレベルが連続する２回の走査におい
て基準レベルを越えるときは、該フオトセルに
対する基準レベルを予め定めた１単位（たとえ
ば２％）だけ高め、この状態がその後も続くな
らば、該基準レベルを走査ごとに１単位ずつ高
めてゆく。最終的に基準レベルはビデオレベル
を越えるか又は予め定めた最大値に達する（通
常は発生しない）。

(B) 第２に、基準レベルが連続する12回の走査に
おいてビデオレベルを越えるときは、基準レベ
ルを１単位だけ低め、この状態がその後も続く
ならば、該基準レベルを走査ごとに１単位ずつ
低めてゆく。最終的に基準レベルはビデオレベ
ル以下になるか又は予め定めた最小値に達する
（書類がないときの通常状態）。

制御特性の詳細たとえば基準レベル変更に対す
る遅延時間及び変更単位の量は、システムの性能
作動を最良にするように適当に変化させることが
でき、発明の範囲内にある。基準レベル変更は通
常のアナログ回路におけるアタツキング及びリリ
ーシングと同様に行うことができる。

第３図に前記の制御を行う回路３０を示す。遅
延カウンタ（アツプカウンタ）３１は各フオトセ
ルからの入力ビデオレベルが基準レベルを越える
又は基準レベルより低い状態について連続するク
ロツクパルスを計数することによつて、基準レベ
ル変更前に遅延を生じさせる。この遅延カウンタ
３１はたとえば並列ローデイング能力を持つ４ビ
ツト２進カウンタである。その出力は最大計数を
表わす信号を供給するようにデコードされてい
る。並列ローデイング能力は、前回の遅延計数値
のローデイング又は予定の遅延に相当する予め定
めた計数値へのプリセツトに利用する。

遅延カウンタ３１に接続してある基準カウンタ
３２は、基準レベルを変更する条件が満たされた
ときに現基準レベルを変更するために使うアツプ
ダウンカウンタである。この基準カウンタ３２は
たとえば並列ローデイング能力を持つ５ビツト２
進カウンタでよい。その出力は制御ロジツク３５
によつて使われる最小最大信号を供給するように
デコードする。５ビツト２進カウンタを使えば、
バツクグランドレベルについて最高から最低まで
32段階のレベルが使用できる。

２個の記憶回路があり、第１の記憶回路は奇数
セルメモリ３４であつて、基準カウンタ３２と遅
延カウンタ３１とを相互接続する。このメモリ３
４は、前回の走査において定めた奇数番号フオト
セル１，３，５，７，……………に対する基準
値、遅延計数値及びレベルモード（基準レベルと
ビデオレベルとの関係）を記憶している。第２の
記憶回路は遅延カウンタ３１、基準カウンタ３２
及び奇数セルメモリ３４に接続された偶数セルメ
モリ３３である。偶数セルメモリ３３は奇数セル
メモリ３４と同じ働きをするが、偶数番号フオト
セル２，４，６，８，……………に対する前記の
ようなデータを記憶している点で異なる。モード
信号がロジツク「１」であるとき、ビデオレベル
が基準レベルを越えていることを示す。

制御ロジツク３５を制御するためにモードラツ
チ回路２７を使う。モードラツチ回路２７は、現
在の走査のモードとの比較のために前回の走査の
モードを記憶している。

制御ロジツク回路３５は、遅延計数値、現在モ
ード信号、前回モード信号、及び現在の基準値に
基づいて、各種カウンタの制御を行う。制御ロジ
ツク回路３５は線路Ｃによつて基準カウンタ３２
に相互接続され、また線路Ｄによつて遅延カウン
タ３１に相互接続されている。制御ロジツク回路
３５への入力は、モード、最小最大計数値、及び
最大計数値の各信号である。この最小最大計数値
は基準カウンタ３２から導かれ、最大計数値は遅
延カウンタ３１から導かれる。最小最大計数値信
号は基準カウンタ３２が最大値又は最小値
（11111又は00000）を計数した場合にロジツク
「真」であり、最大計数値信号は遅延カウンタ３
１が最大計数値（1111）を計数した場合にロジツ
ク「真」である。

システムへの信号を制御し供給するのがロジツ
クタイミング回路３７であつて、これはカウンタ
へのクロツクパルス、メモリへの読取り・書込み
パルス、及びメモリへのアドレス信号を供給す
る。このタイミングはビデオ走査速度と同期させ
た連続したものである。タイミング例は第４図に
関連して後述する。前記のように、ロジツクタイ
ミング回路３７は基準カウンタ３２及び遅延カウ
ンタ３１にロード信号を供給するために相互接続
され、また奇数セルメモリ３４及び偶数セルメモ
リ３３とも相互に接続されている。ロジツクタイ
ミング回路３７から選択信号がセレクタ・出力ラ
ツチ回路３６に送られる。このラツチ回路３６
は、奇数及び偶数両セルメモリ３４，３３の出力
を受けて遅延及び基準両カウンタ３１，３２並び
に第２図に示したＡ／Ｄ変換器に送る信号を供給
する。

AGC回路におけるロジツク制御は次のような
カウンタ制御（奇数及び偶数）によつて行う。

すなわち、遅延カウンタ３１がその最大計数値
になくまた前回モードが現在モードと等しいと
き、遅延カウンタ３１に１増分を加算する［制御
−イ］。

遅延カウンタ３１を、前回モードと現在モード
とが等しくないとき、プリセツトする［制御−
ロ］。

遅延カウンタ３１が最大計数値にあり、前回モ
ードが現在モードと等しくかつロジツク「１」で
あり、さらに基準カウンタ３２が最大計数値にな
いとき、基準カウンタ３２に１増分を加算する
［制御−ハ］。

遅延カウンタ３１が最大計数値にあり、前回モ
ードが現在モードと等しく共にロジツク「０」で
あり、さらに基準カウンタ３２が最小計数値にな
いとき、基準カウンタ３２から１増分を減算する
［制御−ニ］。

システムについて前記した制御Ａ，Ｂはこれら
のAGC回路における［制御−イ］〜［制御−
ニ］によつて成される。

AGC回路１６の動作を第４図に示したタイミ
ング図及び前記のロジツク制御の機能を参照して
説明する。例えば、セル３についてカウンタによ
る計数化が行われるときのセル４を考える。セル
４のパラメータにアクセスする偶数セルメモリア
ドレスが、点Ｆにおいて始まる。このパラメータ
はセル４に対する前回の走査において変更後の基
準値及び遅延時間並びに前回の走査におけるセル
モードを含んでいる。出力ラツチ３６は、これら
のアクセスされたパラメータを点Ｇにおいてクロ
ツクする。セル４に対する基準値を、このように
して、セル４の現在のビデオ信号をＡ／Ｄ変換器
１７へ送るのと同時にＡ／Ｄ変換器１７に送る。
また同時に、セル４のパラメータをそれぞれのカ
ウンタ３１，３２及びラツチ２７に送つて点Ｈに
おいてロードする。セル４に対するＡ／Ｄ変換サ
イクルの終りの点Ｅにおいて、セル４のモードを
ラツチ２７においてラツチする。AGC回路１６
に線路２５により送る現在モード信号が点Ｌから
始まる。点Ｋにおいて、カウンタ３１，３２は前
記の制御方式に基づき変更されるか又はされずに
置かれる。時限Ｍの間に、変更後の制御パラメー
タが、次に続く走査において使うために、メモリ
にロードされる。続く各セルも同じ要領で制御パ
ラメータを選択され変更される。このプロセスを
各走査ごとに続け必要に応じて基準値を連続的に
修正し、反射量とは無関係に各フオトセルがフル
スケールレンジで測定できるようにする。

(5) 発明の効果 第５図に代表的なビデオ入力に対する本発明装
置による利得制御の例をビデオレベル対基準レベ
ルの線図で示す。ビデオレベルについては時間と
反射量とをプロツトしてある。基準レベルは出発
時にその下限にある。書類を観察するとビデオレ
ベルが上り、その結果AGC回路による遅延［前
記の制御−イ］次いでアタツキング［前記の制御
−ハ］が起り、これによつて基準レベルがビデオ
レベルの付近まで持ち上がる。アタツキング前の
遅延は基準レベルが反射量の鋭い変化ピークすな
わち突然の一時的変化に追随するのを防止する
［前記の制御−ロ］。また印刷情報のある所では、
基準レベルは時間遅延の作用により適当なレベル
に設定される［前記の制御−ロ］。図示したよう
に、ビデオレベルは曲線の２個所で大きく反射量
が増すがそれに伴うアタツク前に遅延がある［前
記の制御−イ及びハ］。書類が終ると各セルの基
準レベルはリリース前の遅延［前記の制御−イ］
後に、下限まで下る［前記の制御−ニ］。この曲
線において注目すべきことは、基準レベルが黒か
ら白の広範囲にわたつて変化していることであ
る。白は読取る書類のバツクグランドを表わし、
黒は書類から読取る印刷情報を表わすか或いは書
類の存在しないことを表わす。走査が黒い文字と
交る個所で起る短い黒方向へのふれは基準レベル
を変化させない［前記の制御−ロ］。アタツク前
遅延が、これらの短い黒のパルスによる基準レベ
ルの変更を防止するからである。バツクグランド
の実際の反射量すなわち書類自体のもつ色に基づ
く反射量に応じて基準レベルを変化させるのは、
長時間にわたつて観察されるバツクグランドレベ
ルのもたらす情報であり、書類上の印刷ではな
い。

以上本発明を実施例について詳細に説明した
が、本発明はその精神を逸脱することなく種々の
変化変型をなし得ることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明自動利得制御装置を利用した光
学式文字認識システム用走査装置の説明図、第２
図は第１図中のＡ／Ｄ変換器の詳細説明図、第３
図は第１図中のAGC回路の詳細を示す構成図、
第４図は第３図のAGC回路の動作を示すタイミ
ング線図、第５図は代表的ビデオ入力に対する本
発明利得制御の例を示すビデオレベル対基準レベ
ルの線図である。 １０……書類、１１……レンズ、１２……フオ
トセル、１３……ビデオ増幅器、１６……AGC
回路、１７……Ａ／Ｄ変換器、２０……ビデオレ
ベル対基準レベル比較器、２１……抵抗体、２２
……緩衝増幅器、２３……Ｄ／Ａ変換器、２７…
…ラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 各フオトセルのビデオ出力１９と各フオ
   トセルについて個個に記憶しているデジタル基
   準値２４とを連続的に比較する手段２３，２
   ２，２０Ａと、 (ロ) この比較の結果を記憶する手段２７と、 (ハ) 各フオトセルのビデオ出力１９が、所定の回
   数の連続する走査において引続いて前記デジタ
   ル基準値２４より小さいか又は前記デジタル基
   準値２４より大きいとき、そのデジタル基準値
   ２４を低めよとの又は高めよとの信号を発生す
   る手段３１，３５と、 (ニ) 前記信号に従つて低めた又は高めたデジタル
   基準値を発生しこれを該当するフオトセルの新
   しいデジタル基準値２４′として記憶する手段
   ３２，３３，３４と、 (ホ) 記憶されている最新のデジタル基準値２４′
   に基づいて各フオトセルのビデオ出力１９′の
   利得を個個に調節する手段３６，２３，２２，
   ２１，２０，２８と、を備えた、走査されたフ
   オトセルアレイ１２内の各フオトセルから得ら
   れる出力値１９を各各独立に自動利得制御する
   装置１６，１７。