PT96377A - Arranjo de reconhecimento de um caracter gravado num suporte - Google Patents

Description

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MEMQRIft DESCRITIVA 0 invento refere-se a um arranjo de reconhecimento de caracteres gravados num suporte e, mais particularmente, um arranjo de reconhecimento de um carácter composto por segmentos alinhados segundo duas direcções, gravados num suporte em movimento rápido.

J 0 arranjo segundo o invento é do tipo nos quais um carácter £ lido por um meio de captura, depois é tratado antes de ser reconhecido por comparação com os modelos de caracteres contidos numa biblioteca. Ele aplica-se particularmente na siderurgia para inspecção de produtos metalúrgicos que se movimentam sobre um percurso de rolos e comportando cada um, um código alfanumérico gravado.

Numerosos procedimentos foram já propostos para a inspecção de caracteres, e particularmente de caracteres alfanuméricos.

Na maior parte dos procedimentos, o meio de captura do carácter é uma câmara de video. Um tal meio de captura pode ser adaptado à captura de caracteres fixos, mas apresenta inconvenientes para a captura de um carácter que se movimenta sob a

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Com efeito, constata-se sob iluminação continua um fenómeno de arrasto e suavização devido ã velocidade do produto em movimento, sendo por outro lado necessário seleccionar as imagens proporcionadas pela câmara de video para encontrar uma que contenha a totalidade do carácter.

Esta análise preliminar é muito demorada e não permite fa2er o reconhecimento dos caracteres em tempo real. A rapidez do reconhecimento de um carácter depende do meio de captura utilizado, mas também e sobretudo do tratamento efectuado ã imagem proporcionada pelo meio de captura.

De uma maneira geral, nos arranjos de reconhecimento da arte anterior, o tratamento é efectuado na imagem completa, isto é, num sinal bidimensional. Entre os procedimentos de tratamento ou ο conhecidos, pode-se citar a esquematizados de um carácter seguimento do contorno do carácter. Estes procedimentos de tratamento podem ser utilizados independentemente ou podem ser combinados,

Estes tratamentos exigem tempos de cálculo elevados, porque el £3 apli cam-se à imagem completa, isto é, a um sinal bidimensio-nal. Não é pois possível utilizar tais procedimentos conhecidos para fazer o reconhecimento dos caracteres em tempo real em arranjos simples, por exemplo microprocessadores de gama baixa.

Um outro processo conhecido está descrito no pedido de patente publicado com o número 2 590 703 e permite efectuar um reconhecimento dos caracteres e, especialmente, de caracteres gravados num suporte em movimento.

Este processo consiste em utilizar uma câmara linear, que permite obter uma imagem dos caracteres gravados, e efectuar um tratamento de imagem, para extrair os perfis esquerdo e direito daqueles caracteres.

Estes perfis são definidos como sendo um conjunto constituído pela extremidade esquerda do primeiro segmento que se encontra nesta linha (para o perfil esquerdo) e pela extremidade direita do último segmento que se encontra nesta linha (para o perfil direito). Os perfis podem ser esquematizados por uma sequência de segmentos de direita. Os perfis esquerdo e direito, eventualmente segmentados, são finalmente comparados com os modelos dos perfis contidos numa biblioteca, o que possibilita o reconhecimento do carácter.

Contudo, o conjunto destes processos conhecidos não são inteiramente satisfatórios, quando se trata de ler e reconhecer caracteres gravados num suporte em movimento rápido. Eles são ainda menos satisfatórios, no caso em que a velocidade de movimento não é constante.

Na sequência de estudos e trabalhos importantes a requerente teve a ideia de marcar os suportes com o auxilio de caracteres compostos por segmentos alinhados segundo duas direcções, e -4-

71 955 E 9995.3 LB utilizar um dispositivo de captação de imagens diferente dos presentemente utilizados, e, mais especificamente, utilizar um dispositivo que compreende duas fontes de iluminação rasante, orientadas segundo duas direcções sensivelmente perpendiculares, estando prevista uma câmara de exploração linear para captar a imagem iluminada por cada fonte. 0 arranjo de acordo com o invento baseia-se nestas concepções novas.

J 0 presente invento tem mais particularmente por objectivo um arranjo de reconhecimento de caracteres gravados compostos por segmentos alinhados, sensivelmente segundo duas direcções num suporte em movimento relativo, relativamente ao dito arranjo, segundo uma daquelas direcções, compreendendo o dito arranjo: a) meios que permitem capturar os caracteres: iluminando duas zonas do suporte em movimento por duas fontes espaçadas de iluminação, que emitem um feixe luminoso, cada uma dirigida segundo uma destas direcções,

J - recolhendo os sinais video - emitidos pelas duas câmaras de amostragem de exploração linear, apontando uma das câmaras para uma zona iluminada, apontando a outra para outra zona iluminada, correspondendo os sinais às linhas de amostragem constituídas por pixels, explorados pelas duas câmaras, sendo aquelas linhas transversais ã direcção do movimento; b) meios que permitem tratar os sinais obtidos.

Preferencialmente, os meios de tratamentos dos sinais obtidos compreendem: a) meios que permitem analisar os sinais obtidos: - detectando a partir dos sinais video emitidos por uma primeira câmara associada à iluminação na direcção do movimento, um primeiro tipo de segmento, quando uma ou mais linhas de amostragem comporta(m) um número, superior a um primeiro limiar, de pixels contíguos escuros e/ou que a ou as linhas seguintes comporta(m) um número superior àquele limiar de pixels contíguos

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-5-iluminados, - detectando a partir dos sinais proporcionados pela segunda câmara associada à iluminação da outra direcção, um segundo tipo de segmento quando muitas linhas de amostragem sucessivas compreendem um número superior a um segundo limiar de pixels contíguos iluminados sensivelmente no mesmo sítio nestas linhas; b) meios que permitem correlacionar os sinais emitidos pelas duas câmaras com a sua posição no suporte, tendo em conta o atraso consecutivo ao afastamento das zonas iluminadas; c) meios que permitem reconhecer os caracteres a partir dos segmentos detectados e de uma sequência de caracteres escolhidos. 0 invento tem igualmente por objectivo um arranjo que compreende meios que permitem, além do mais, reconhecer os caracteres: - efectuando uma localização grosseira, por meio da detecção do primeiro tipo de segmento, e um reagrupamento dos segmentos susceptíveis de constituir um carácter potencial da sequência de caracteres escolhidoq - realizando uma localização precisa por meio da detecção do segundo tipo de segmento, graças ao estabelecimento de uma máscara matricial, constituída por zonas unidas e a avaliação do número de pixels iluminados em cada uma das zonas da máscara, relativamente ao posicionamento na máscara dos segmentos detectados, comparando o carácter potencial obtido relativamente ao carácter da sequência escolhida que constitui o dicionário, - identificando o carácter em função dos resultados da comparação.

Com o objectivo de assegurar um reconhecimento com velocidade variável de movimento, o arranjo compreende um codificador incremental que fornece um impulso calibrado, quando o suporte se desloca de um passo de comprimento determinado e um arranjo de

71 955 Β 9995.3 LB ✓ -to- sincronização associado a cada câmara, que permite fazer corresponder a cada impulso do codificador incremental uma linha video daquela camara.

Corn o objectivo de permitir um ganho de tempo e de memória notável, os meios do arranjo estão aptos a efectuar um pré-tratamento que consiste em: - detectar zonas vazias que correspondem a muitas linhas consecutivas, nas quais não tenha sido detectado nenhum segmento do primeiro ou do segundo tipo, estabelecer uma tabela por tipo de segmento que contenha os números das linhas não vazias, - estabelecer uma tabela por tipo de segmento que contenha os números dos pixels que correspondem a um principio de iluminação, - estabelecer uma tabela por tipo de segmento que contenha os números dos pixels que correspondem a um final de iluminação.

Segundo o invento, os meios de correlação permitem correlacionar os sinais das câmaras com a sua posição sobre o suporte: - sincronizando os sinais video que vêm das câmaras com os impulsos que vêm do codificador, - numerando as linhas amostradas que vêm das câmaras,

J - localizando os pixels iluminados e os pixels não iluminados, - memorizando as informações recolhidas, - reagrupando as informações relativas aos segmentos verticais e aos segmentos horizontais num só órgão de tratamento.

Segundo um modo de realização, a detecção dos segmentos do primeiro tipo consiste em: - contar o número de pixels para cada linha, calcular o gradiente entre uma linha i e i + ói e o gradiente Q’^ entre uma linha i e i-<5i, 71 955 '7-ίΞΤ^

Β 9995.3 LB -7- - tomar como limiar ο mínimo daqueles dois gradientes, - constituir um conjunto de tabelas por tipo de segmento que contenha os números das linhas e os números dos pixels, onde são susceptíveis de se encontrar segmentos do primeiro tipo, pertencendo a um carácter potencial. • Segundo uma outra caracteristica do invento, as linhas de amostragem exploradas pelas duas câmaras são transversais à direcção de movimento e paralelas ã outra direcção.

Outras caracteristicas e vantagens do invento sobressairão melhor na descrição que se vai seguir, dada a título ilustrativo e não limitativo e em relação ãs figuras anexas nas quais: - a figura 1 representa o esquema do arranjo no seu conjunto, - a figura 2 representa a sucessão das etapas essenciais executadas pelo arranjo de acordo com o invento, - a figura 3 representa um esquema sinóptico em forma de blocos funcionais do arranjo de acordo com o invento, a figura 4 representa um esquema que ilustra a detecção dos segmentos do primeiro tipo (verticais), - a figura 5 representa um esquema que ilustra a detecção dos segmentos do segundo tipo (horizontais), - a figura 6 representa um esquema que ilustra as grelhas de caracteres, - a figura 7 representa um esquema que ilustra os diferentes casos de localização para um segmento do primeiro tipo (vertical), - a figura 8 representa um esquema que ilustra uma possibilidade de localização de uma letra relativamente a um único segmento vertical detectado, - a figura 9 representa um esquema que ilustra a máscara que representa zonas definidas, -8-

71 955 Β 9995-3 LB - a figura 10 representa um esquema que representa um carácter potencial sob a forma de um campo binário, - a figura 11 representa um esquema de validação dos impulsos das linhas video da câmara.

Representou-se na figura 1 o esquema geral de um arranjo de acordo com o invento. Neste esquema quaiificou-se de uma maneira arbitrária a direcção de movimento como sendo a direcção horizontal e a outra direcção como sendo a direcção vertical.

De modo mais preciso o arranjo compreende um primeiro conjunto de elementos constituídos por peças mecânicas. Uma das primeiras peças é constituída pelo suporte SP a controlar a partir da inspecção automática dos caracteres que lhe são gravados.

Os caracteres gravados compreendem segmentos orientados segundo duas direcções. De acordo com o exemplo descrito, aquelas direcções são ortogonais e uma daquelas direcções coincide com a direcção de movimento do suporte. 0 primeiro conjunto compreende, além disso, meios que permitem accionar o suporte SP em movimento. Estes meios de accionamento compreendem um motor M, um rolo motriz RM e rolos transportadores RP, como se pode ver na figura. 0 primeiro conjunto compreende finalmente um codificador incremental C que fornece um impulso calibrado, quando o suporte se desloca de um passo de comprimento determinado, e um detector de presença do suporte IFSP constituído por um contacto fechado para a chegada do suporte SP. 0 arranjo compreende igualmente um segundo conjunto de elementos destinado à captação de imagens e ao tratamento daquelas imagens, a fim de efectuar um reconhecimento em tempo real dos caracteres gravados no suporte. Durante aquela operação, o suporte está em movimento. Os meios de accionamento provocam um movimento do suporte e, portanto, dos caracteres gravados no mesmo,diante dos meios de captação. -9-

71 9S5 Β 9995.3 LB 0 segundo conjunto compreende, além disso, meios que fornecem uma iluminação. De acordo com o modo de realização descrito, a iluminação é uma iluminação rasante segundo as primeira e segunda direcções.

Mais precisamente, os meios são constituídos por uma fonte SV que emite um feixe luminoso rasante dirigido segundo a primeira direcção qualificada de direcção vertical, e por uma outra fonte SH que emite um feixe luminoso rasante dirigido segundo a segunda direcção qualificada de horizontal. Estão previstos meios de alimentação ALS para as fontes. 0 segundo conjunto compreende igualmente duas câmaras CAH, CAV de rede linear de amostragem. Cada câmara está disposta, de modo a que ela possa apontar para a zona iluminada por uma das fontes e explorar uma linha ortogonal à direcção de movimento.

Cada câmara está ligada a meios de tratamento TH, TV e a meios de alimentação ALC.

Os meios de tratamento estão ligados por um arranjo de interconexão I clássico, a dois dispositivos de visualização VI, V2, estando cada um previsto para o sinal emitido por uma câmara.

Os meios de tratamento TH e TV estão divididos em dois sub--conjuntos.

Um primeiro sub-conjunto TV está previsto para tratar sinais emitidos pela câmara que aponta para os segmentos do primeiro tipo qualificados de segmentos verticais. Aquele sub-conjunto é em seguida chamado conjunto de tratamento vertical.

Um segundo sub-conjunto TH está previsto para tratar os sinais emitidos pela câmara que aponta para os segmentos do segundo tipo que se qualifica de segmentos horizontais.

Este sub-conjunto é, de seguida, chamado conjunto de tratamento horizontal.

Estes sub-conjuntos são detalhados mais adiante na descrição.

Estabelece-se um diálogo entre os dois arranjos afim de -10- -10- # 71 955 Β 9995.3 L3 fazer corresponder as informações tratadas pelos dois arranjos TH ε TV. 0 reconhecimento efectua-se a partir da análise daquelas informações.

As etapas essenciais da execução do arranjo vão ser agora enunciadas face ã figura 2, na qual elasaparecem sob forma de blocos sucessivos tal como num organigrama. A primeira etapa I consiste em capturar os caracteres, e isso, por um lado, procedendo por exemplo à iluminação de uma primeira zona por uma das fontes SV e, por exemplo à iluminação de uma segunda zona pela outra fonte SH e, por outro lado, a captar os sinais de video da primeira zona pela câmara CAV tendo em conta o atraso consecutivo do espaçamento das câmaras e das zonas iluminadas correspondentes. A segunda etapa II consiste em analisar os sinais obtidos por aquelas câmaras. A análise compreende um procedimento de detecção de um primeiro tipo de segmento V e um procedimento de detecção de um segundo tipo de segmento H, sendo estes dois procedimentos simultâneos.

Uma terceira etapa III consiste em efectuar uma correlação entre os sinais das câmaras e a sua posição no suporte tendo sempre em conta o atraso consecutivo do espaçamento das duas zonas iluminadas.

Urna quarta etapa IV consiste em efectuar uma inspecção dos caracteres por comparação com uma sequência escolhida de caracteres.

De maneira mais precisa, a captura dos caracteres obtém-se pela iluminação de duas zonas 1 e 2 espaçadas do suporte SP em movimento, pelas duas fontes SV e SH de iluminação rasante. Cada feixe luminoso é dirigido sensivelmente segundo as duas direcções ortogonais H e V.

Quando os caracteres gravados se encontram no campo das duas fontes, os sinais video são obtidos pelas câmaras lineares de amostragem. Os sinais correspondem âs linhas de amostragem constituídas por pixels. 11- 11- J -

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Os números dos pixels onde tem lugar uma transição luz/ /obscuridade 011 obscuridade/luz estão alinhados nas tabelas afim de reconhecer os pixels iluminados que constituem uma linha, bem como o número da linha correspondente, ft análise daquelas informações permite detectar, para cada câmara, um tipo de segmento particular. Assim, a dita câmara vertical permite obter os segmentos do primeiro tipo qualificados de verticais e a dita câmara horizontal permite obter os segmentos do segundo tipo qualificados de horizontais. A detecção dos segmentos verticais tem lugar quando é realizada a seguinte condição: - uma ou mais linhas de amostragem comporta(m) um número superior a um limiar pré-estabelecido de pixels contíguos escuros e/ou uma ou mais linhas seguintes comportar(em) um número superior àquele limiar de pixels contíguos iluminados (na aplicação que é dada utiliza-se, a título de exemplo, apenas pixels iluminados). A detecção dos segmentos horizontais tem lugar quando é realizada a seguinte condição, isto é, quando muitas linhas de amostragem sucessivas compreendem um número superior a um segundo limiar, de pixels contíguos iluminados sensivelmente no mesmo sítio da linha. A correlação entre os sinais emitidos pelas duas câmaras consiste em: sincronizar os sinais video que vêm das câmaras com os impulsos que vêm do codificador, - numerar as linhas amostradas que vêm das câmaras, - localizar os pixels iluminados e os pixels não iluminados, - memorizar as informações recolhidas, - reagrupar as informações relativas aos segmentos verticais e aos segmentos horizontais num só órgão de tratamento.

De maneira mais precisa, a inspecção dos caracteres que consiste em comparar os caracteres obtidos por reagrupamento de

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-12-segmentos detectados aos caracteres da sequência escolhida compreende as seguintes etapas: - uma primeira etapa consiste em efectuar uma localização grosseira por meio da detecção dos segmentos verticais e um reagrupamento dos segmentos susceptiveis de constituir um carácter potencial da sequência escolhida de caracteres. uma segunda etapa consiste em efectuar uma localização precisa por meio da detecção dos segmentos horizontais; ela divide-se numa primeira semi-etapa que consiste em estabelecer uma máscara matricial constituída por zonas unidas, e uma segunda semi-etapa que consiste em avaliar o número de pixels iluminados em cada uma das zonas da máscara relativamente ao posicionamento na máscara do segmento vertical detectado (podemos referir a figura 9), - uma terceira etapa consiste em comparar o carácter potencial obtido em relação aos caracteres da sequência escolhida que constituem um dicionário, - uma quarta etapa consiste em identificar os caracteres que resultam da comparação. A fase de inspecção compreende, além disso, uma etapa de pré-tratamento.

Esta etapa permite obter um ganho de tempo e de memória para o tratamento, e procedendo isto à detecção de zonas vazias (linhas consecutivas nas quais não foram assinalados segmentos verticais).

Depois de uma descrição detalhada das etapas essenciais executadas pelo arranjo, uma descrição das diferentes funções realizadas pelos elementos que constituem o arranjo é feita em face do sinóptico representado na figura 3. 0 conjunto de tratamento TH permite urn diálogo com um operador exterior (bloco Bl) e realiza o lançamento das aquisições (bloco B2). 0 lançamento das aquisições permite o início das aquisições

··—”Γ·»

71 955 Β 9995.3 LB -13-ao nível do conjunto de tratamento TV, a carta Cl recebe então os sinais emitidos pelas câmaras CftH e CftV bem como a ordem de lançamento das aquisições. Esta carta recebe igualmente a informação da presença do suporte do captador IFSP e a informação de avanço do suporte do codificador C. A carta lógica e analógica Cl que faz parte do sub-conjunto de tratamento horizontal TH permite por um lado, amplificar os sinais video que ela recebe das duas câmaras e, por outro lado, sincronizar as captações de imagens com o avanço do suporte. Esta carta é pilotada por uma unidade central de tratamento referenciada por CPUl na figura 1. Esta carta compreende também de maneira mais precisa um enrolador clássico em si destinado a amplificar as diferenças de luminosidade das zonas escuras e das zonas forternente iluminadas ao nível dos segmentos horizontais, e a eliminar a componente continua do sinal. 0 tratamento do sinal video vertical está confiado igualmente àquela carta lógica Cl que compreende para isso um amplificador que elimina a componente continua do sinal. A carta Cl compreende, além disso, dois circuitos de relógio que são programados para gerar dois sinais idênticos na presença do suporte, mas retardados para ter em conta as distâncias entre o captador de presença do suporte e cada câmara.

Os circuitos de relógio são circuitos lógicos clássicos constituídos por contadores, portas E/OU e circuitos integrados colocados naquela carta lógica Cl. Um circuito por câmara, que utiliza estes sinais e os impulsos que provêm do codificador incremental, validam para cada câmara o primeiro sinal video que segue um impulso de avanço do suporte. Há assim tantas linhas captadas por cada câmara quantos os passos codificadores. A carta lógica C2 pertence ao sub-conjunto de tratamento TH. Ela compreende um circuito que conta os pixels do sinal video H que provêm da carta Cl. Ela compreende também um circuito que compara o sinal video com um limiar. 0 resultado desta comparação corresponde a uma transição em direcção à luz ou em direcção à obscuridade. 0 número do pixel onde é produzida esta transição é -14- -14- lí,'

71 955 Ε 9995.3 LB mem or izado numa pilha FIFO (primeiro a entrar /primeiro a sair) com a indicação da natureza desta transição em direcção ã luz ou em direcçao à obscuridade. Ela penr.ite igualmente memorizar cada fim de linha na pilha FIFO com uma indicação final de linha. A unidade central de tratamento CPU1 permite eíectuar uma contagem do número de fim de linha e localizar assim as linhas onde tiveram lugar aquelas transições. A carta lógica C3 que pertence ao segundo sub-conjunto TV é idêntica à carta C2, e permite da mesma maneira o memorizar do sinal video.

As cartas lógicas C2 e C3 estão ligadas à carta Cl e, respectivamente, ã unidade central de tratamento CPU1 que efectua o tratamento dos sinais horizontais e, à unidade de tratamento dos sinais horizontais e, à unidade de tratamento CPU que efectua o tratamento dos sinais verticais. A unidade central de tratamento CPU2 efectua apenas as aquisições verticais (segmentos verticais) quando a unidade central de tratamento CPU1 pilota a carta lógica Cl, efectua as aquisições horizontais (segmentos horizontais), recupera os valores relativos ãs tabelas verticais e efectua a inspecção. A aquisição dos segmentos horizontais permite a elaboração de tabelas horizontais (bloco B4) assim como a aquisição de segmentos verticais permite a elaboração de tabelas verticais (bloco B5). 0 sub-conjunto de tratamento TH que possui já as tabelas horizontais recebe do sub-conjunto TV as tabelas verticais (blocos B6 e B7), este sub-conjunto TH permite de seguida a análise dos segmentos (bloco B8) e um reconhecimento dos caracteres (bloco B9).

Os detalhes .sobre o funcionamento das aquisições e dos atrasos eritre a detecção do começo do suporte e a câmara, e entre a detecção do final do suporte e a câmara são dados no que se segue: o diálogo com o operador e o CPU1 permite introduzir as distâncias em número de passos codificadores da posição do -15- /? β ..ν

71 955 Ε 9995.3 LB detector do suporte (IFSP) ern cada câmara. 0 número de passos è praticamente a distância em milímetros dividida pelo passo codificador (NH - Dn/0,4 e NV = DV/0,4).

Estes números, no início da ordem de aquisição dada pelo operador, são introduzidos nos dois conjuntos de dois contadores situados na carta lógica Cl que constitui os circuitos de relógio citados mais acima (pág. 13 , linha 20 )- Vamos descrever apenas um único conjunto, o segundo funciona do mesmo modo, mas com um número diferente. 0 motor é posto em andamento e faz avançar o carril. Quando o carril aparece diante do captador IFSP começa um impulso. Ele dura até ao fim do carril.

Nesse momento o primeiro contador é decrementado para cada impulso que vem do codificador C. Quando ele chega a zero isso significa que a câmara vê passar o inicio do carril, então a carta Cl envia as sincronizações das linhas validadas à carta C2 (ou C3) que se põe a funcionar; a pilha FIFO enche-se, a carta C2 (ou C3) envia então ordem de interrupção à unidade CPU1 (ou CPU2) para lhe permitir ler a pilha FIFO.

Quando o fim do carril passa diante do captador IFSP o impulso correspondente termina, e isto provoca a decrementação do segundo contador para cada impulso que vem do codificador C. Quando aquele contador chega a zero, isto quer dizer que a câmara vê passar o fim do carril. Então a carta Cl envia apenas as sincronizações das linhas validadas à carta C2 (ou C3) e posiciona um registo que indica que o carril terminou. A unidade de tratamento CPU1 ensaia periodicamente o registo que lhe indica o fim do carril. Quando este registo está posicionado, como acima indicado, a unidade CPU1 continua se necessário a esvaziar a pilha FIFO, depois inicia a fase de tratamento seguinte.

Esta fase consiste em esperar que a unidade de tratamento CPU2 termine, de maneira que as duas unidades CPU1 e CPU2 estejam síncronas, para que a unidade CPU2 transmita as suas tabelas de segmentos verticais ã unidade CPU1. A unidade CPU2 espera então uma ordem do operador (diálogo), enquanto que a unidade CPU1 -16-

71 955 Β 9995.3 LB prossegue a análise dos segmentos e o reconhecimento dos caracteres. 0 processo de memorização das zonas iluminadas desenrola-se da seguinte maneira: a unidade CPU1 (ou CPU2) recebe urna ore!'?-:·. do operador para iniciar aquela memorização. 0 início efectivo tem lugar, apenas quando o início do carril passa diante da câmara. Esta unidade permite ordenar: - numa tabela 1, o número da linha, - numa tabela 2, o número dos primeiros pixels iluminados na linha de cada segmento elementar, numa tabela 3, o número dos últimos pixels iluminados de cada segmento elementar na linha (as tabelas 2 e 3 contêm muitos números para uma mesma linha), se ela contiver muitos segmentos elementares iluminados. Por “segmento elementar” entendemos as sequências de pixels contíguos iluminados.

No caso de uma linha que não contém segmentos iluminados, esta linha não se encontra na tabela 1. A tabela 1 contém tantas vezes o número de linha quantos segmentos elementares houver naquela linha.

Vamos agora descrever a etapa de reconhecimento propriamente dita, mas é preferível reportar-se primeiramente às figuras 4 e 5, para melhor compreender a formação da imagem dos segmentos verticais e horizontais.

Com efeito, a figura 4 ilustra a formação da imagem dos segmentos verticais, enquanto que a figura 5 ilustra a formação da imagem dos segmentos horizontais.

Na câmara CAV que capta os segmentos verticais, um segmento traduz-se por uma sequência de pixels contíguos escuros numa ou mais linhas de exploração, seguida de urna sequência de pixels contíguos iluminados numa ou mais linhas de exploração. Os outros pixels são fracamente iluminados pela luz difundida pela superfície do objecto.

Na câmara CAH que capta os segmentos horizontais, um

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-17-segmento traduz-se por alguns pixels escuros, seguidos da alguns pixels iluminados e isto durante todo o movimento do segmento. Os outros pixels são fracamente iluminados pela luz difundida pela superfície do objecto. É este modo de iluminação, associado ao rnodo de exploração linear, paralelamente à direcção dos segmentos verticais, que constitui a característica fundamental do invento.

Nas figuras 4 e 5 a referência S corresponde aos pixels não iluminados, a referência E corresponde aos pixels fortemente iluminados. A referência L corresponde à letra iluminada. 0 reconhecimento dos caracteres faz-se a partir de uma sequência escolhida.

Representou-se na figura 6 grelhas que registam o conjunto dos segmentos horizontais H e verticais V que possam pertencer ã sequência escolhida de caracteres.

Um carácter é descrito sob a forma de um campo binário de 14 bits, cada bit correspondendo ã presença ou não de um segmento. Cinco tipos de segmentos horizontais são registados:

Hl·*, Hl, H2, H3, H4.

Nove tipos de segmentos verticais são registados: VG1, VG2, VG3, VM1, VM2, VM3, VD1, VD2, VD3.

Será descrito um carácter através de uma palavra C^nc=bl, b2, b3,.....,bl4. Do mesmo modo, cada carácter da sequência escolhida apresenta-se sob a mesma forma num dicionário DICT = (Ca* Cfc,, .....Cz, Cq,....., Cg).

Corno vai ser descrito, a identificação de um carácter é realizada por um cálculo de distância relativamente a todos os elementos do dicionário.

Compara-se os caracteres obtidos por reagrupamento dos segmentos detectados aos caracteres da sequência escolhida, da seguinte maneira: uma primeira operação consiste em efectuar uma correlação da posição entre os segmentos verticais e horizontais. Ela divide-se em: -13- --qm

71 955 Β 9995.5 LB ~ uma primeira etapa que consiste em efectuar uma localização grosseira, por meio da detecção dos segmentos elementares verticais e um reagrupamento do segmento susceptivel de constituir um carácter potencial da sequência de caracteres escolhida , - uma segunda etapa que consiste em efectuar uma localização precisa por meio da direcção dos segmentos horizontais, que se divide ela mesma numa primeira semi-etapa que consiste em aplicar u«.a máscara matricial, constituída por zonas unidas, e numa segunda semi-etapa que consiste em avaliar o número de pixels iluminados, em cada uma das zonas da máscara (representadas na figura 9), relativamente ao posicionamento na máscara do segmento vertical detectado, - uma terceira etapa que consiste em comparar os caracteres potenciais obtidos, relativamente, aos caracteres da sequência escolhida, que constituem o dicionário, - uma quarta etapa que consiste em identificar os caracteres a seguir à comparação. A partir da tabela que contém as linhas que possuem um segmento elementar vertical, efectua-se um reagrupamento dos pixels afim de se obter blocos de um, dois ou três segmentos que constiluem um carácter potencial, sabendo que num carácter os segmentos verticais estão separados por cerca de dez ou vinte pixels, como se pode ver no esquema da figura 7.

Obtém-se assim quatro tipos de possibilidades, os blocos (a), (a,b), (a,c) e (a,b,c,).

Apenas os blocos (a,c) e (a,b,c) permitem uma localização precisa do carácter.

Em compensação, os blocos (a) e (a,b) deixam, respectiva-mente, três e duas possibilidades de localização, como se pode ver na figura 8, caso (a).

Para se obter um posicionamento correcto do carácter relativamente a um único segmento vertical detectado, utiliza-se depois os segmentos horizontais. -19-

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Com efeito, como se pode ver no esquema da figura 9, utiliza-se uma máscara constituída por η x n zonas, na prática, por exemplo, dezasseis zonas, que se centram no segmento vertical. Ensaia-se a partir daquela máscara a presença de transição horizontal em cada uma das zonas.

Os conjuntos das zonas (Zl, Z5, Z9, Z13), (Z2, Z6, Z10, Z14), (Z3, Z7, Zll, Z15) e (Z4, Z8, Z12, Z16) são analisados glot-rlmente. Denomina-se Fl, P2, P3, P4 o número total de pixels validados naqueles sub-conjuntos.

Retêm-se os dois sub-conjuntos vizinhos que têm o maior número de pixels. A posição do carácter é à esquerda do segmento vertical assinalado se Pl, P2 são retidos, ao centro no caso de P2, P3 e à direita no caso de P3, P4. A utilização de uma máscara sobre o carácter potencial é sistematicamente feita em todos os casos das figuras anterior-mente registadas: (a), (a,b), (a,c) e (a,b,c,) para validação ou não das zonas que correspondem aos segmentos horizontais. Isto permite a identificação dos segmentos que compõem o carácter.

Neste estádio da localização, possui-se todas as informações necessárias à análise.

Contudo, se durante a detecção nas zonas da máscara nos aper-cebemos de uma anomalia flagrante, então o carácter potencial é rejeitado. Só é validada uma zona se o número de pixels assinalados for superior a um segundo limiar predeterminado e fixado. Neste estádio ainda, uma zona validada poderá ser posta ern causa pelas etapas posteriores, dependendo a rejeição então de um segundo limiar dinâmico função do contexto.

Assim, o carácter potencial está presentemente sob a forma de um campo binário de 14 bits que correspondem à validação ou não das zonas que compõem a máscara (figura 10). bl4, à

Como foi já mencionado, chama-se C^nc = bl, b3,... 71 935 m* ,ΐ*0>

C 9995.3 LB -20- rfcpres&titaçao cio carácter desconhecido.

Do mesmo modo, cada carácter da sequência escolhida é descrito por uma palavra binária Ca, Cb,......, C0, Cl, ......, C9 e o conjunto daquelas palavras constitui a biblioteca. 0 dicionário apresenta uma grande flexibilidade; muitos dicionários podem constituir uma colecção utilizável no caso da escolha de muitas sequências de caracteres. A identificação final de um carácter é, em seguida, realizada por um cálculo de distância para todos os elementos do dicionário. Este cálculo corresponde esquematicamente à avaliação da função XOR "OU exclusivo" entre C^nc e Cj, Cj representando cada palavra do dicionário. A distância é 0 se a representação do carácter desconhecido corresponde exactamente à de um carácter do dicionário; neste caso, a identificação é sem equivoco.

No caso contrário, rejeita-se o carácter se não houver nenhum candidato Cj que tenha uma distância igual a 1: se existir apenas um só candidato, este é retido. É, em seguida retido o candidato da biblioteca, se ele existir e se ele for único, o qual possui um segmento que não existia no carácter desconhecido porque poderia aceitar que um segmento gravado não seja correcta-mente detectado.

Neste estádio, é ainda possível voltar atrás, porque se falta um segmento ao carácter desconhecido, para validar uma identificação, varre-se a zona da máscara referida reduzindo o limiar de validação.

Uma outra possibilidade consiste em ponderar o cálculo da função XQU, afectando pesos mais ou menos importantes às diferentes zonas em função da sua importância (comprimento).

Representou-se na figura 11 para ilustrar a validação dos impulsos de linhas video, uma câmara e compreender melhor a sincronização entre as câmaras realizada a partir dos impulsos de avanço do carril dados pelo codificador C.

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Para obter um reconhecimento do carácter com velocidade de movimento variável, os circuitos de transferência de carga. (CCD, dispositivo com carga acoplada em terminologia anglo-saxónica), as câmaras devem recolher sempre uma quantidade de luz constante, é por isso que o funcionamento dos CCD se faz a frequência constante. A velocidade máxima do suporte é escolhida a titulo de exemplo igual a 2 m/s. 0 codificador emite um impulso cada 0,4 mm para ter em conta a largura dos segmentos gravados que é de 1 mm. Isto corresponde a um periodo mínimo do codificador C de 200 ps, devendo o periodo dos CCD ser inferior ao do codificador.

Por outro lado vai ser determinado, no que se segue, a titulo de exemplo, como se desenrola a detecção de segmentos verticais: o número de pixels Pi que pertencem a um segmento vertical de uma linha i resulta de uma adição e pode exprimir-se pela seguinte relação n

Pi = Σ (X[<i “ k=l n é o número de segmentos detectados na linha i, xgi é o primeiro pixel de um segmento k, de uma linha i, e f. x^ié o último pixel daquele segmento.

Estes valores são dados directamente pela carta lógica C3 e armazenados, quando da fase de captação.

Calcula-se em seguida o gradiente G-[ para uma zona i+ <5i, e o gradiente G’* para uma zona i- <Si. 0 cálculo dos gradientes faz-se na prática sobre duas linhas de uma e de outra parte da linha i.

Gi é calculado a partir da seguinte relação:

71 955 S 9995.3 LB 4' í

-zz-

Pi + Pi+1

Pi+l+<5i e G’i pela relação: (Pi + Pi+i

- P i-Ói G’

Petermina-se o minimo m entre os gradientes e limita-se este mínimo para detectar as linhas onde se encontra um segmento vertical que pertence a um carácter.

Com efeito, uma zona ruidosa traduz-se geralmente por gradientes G^ e G* ^ quase nulos, salvo nos bordos onde somente um dos dois valores será elevado. 0 passo <$i considerado será então rejeitado pelo limiar.

Igualmente, a presença dos segmentos horizontais, nas tabelas de segmentos verticais, será rejeitada (os segmentos horizontais apresentam-se sob a forma de sequências de pequenas transições num grande número de linhas). É pois no seguimento desta fase, que se obtém a tabela que contém os números de linhas onde podem encontrar-se os segmentos verticais que pertencem a um carácter potencial. ft descrição anterior foi feita a titulo explicativo e de modo nenhum limitativo. Não se sairá do quadro do invento utilizando-se dois tipos de segmentos não ortogonais, e mesmo no caso de a orientação do segundo tipo de segmento não coincidir com a direcção de movimento, então os pixels contíguos iluminados não estarão mais no mesmo sitio sobre todas as linhas mas deslocar-se-ão de uma linha para outra.

Enfim, o invento engloba realizações em que as câmaras lineares serão substituídas por câmaras matriciais, sendo a exploração feita linearmente.

Claims (8)

1. 71 955 Β 9995.3 LB -23- REIVINDICAÇÕES 1 - Arranjo de reconhecimento de caracteres gravados compostos por segmentos alinhados sensivelmente segundo duas direcções num suporte em movimento relativo em relação ao dito arranjo segundo uma daquelas direcções, caracterizado por compreender = a) meios (SV, SH, CAV, CAH) que permitem recolher os caracteres: iluminando duas zonas do objecto em movimento através de duas fontes espaçadas de iluminação, que emitem um feixe ^ luminoso, cada uma dirigida segundo uma das direcções, - recolhendo os sinais emitidos pelas duas câmaras de amostragem de exploração linear, apontando uma das câmaras para uma zona iluminada, apontando a outra para outra zona iluminada, correspondendo estes sinais às linhas de amostragem constituídas por pixels, explorados pelas duas câmaras, sendo estas linhas transversais à direcção do movimento, b) meios (TH, TV) que permitem tratar os sinais obtidos pelo reconhecimento dos ditos caracteres.
2. 2 - Arranjo de reconhecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de tratamento dos sinais obtidos compreenderem: J a) meios que permitem analisar os sinais obtidos: - detectando a partir dos sinais emitidos por uma primeira câmara associada à iluminação na direcção do movimento, um primeiro tipo de segmento quando uma ou mais linhas de amostragem comporta(m) um número, superior a um primeiro limiar, de pixels contíguos escuros e/ou quando a ou as linhas seguintes compor-ta(m) um número superior a este limiar de pixels contíguos iluminados, - detectando a partir dos sinais emitidos pela segunda câmara associada à iluminação na outra direcção, um segundo tipo de segmento quando muitas linhas de amostragem sucessivas 71 955 B 9995.3 LB

   -24-compreendem um número, superior a um segundo limiar, de pixels contíguos iluminados sensivelmente no mesmo sítio nestas linhas; b) meios (TH, TV) que permitem correlacionar sinais emitidos pelas duas câmaras com a sua posição no suporte, tendo em conta o atraso consecutivo ao afastamento das zonas iluminadas; c) meios que permitem reconhecer os caracteres a partir dos segmentos detectados e de uma sequência escolhida de caracteres.
3. 3 - Arranjo de reconhecimento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os meios que permitem reconhecer os caracteres estarem aptos a: - efectuar uma localização grosseira por meio da detecção do primeiro tipo de segmentos e um reagrupamento dos segmentos susceptíveis de constituir um carácter potencial da sequência escolhida de caracteres, - realizar uma localização precisa por meio da detecção do segundo tipo de segmentos, graças ao estabelecimento de ' uma máscara matricial constituída por zonas unidas e a avaliação do número de pixels iluminados em cada uma das zonas da máscara em relação ao posicionamento na máscara dos segmentos detectados, - comparar o carácter potencial obtido em relação ao carácter da sequência escolhida que constitui o dicionário, J - identificar o carácter em função dos resultados da comparação.
4. 4 - Arranjo de reconhecimento de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por compreender um codificador incremental que fornece um impulso calibrado, quando o suporte se desloca num passo de comprimento determinado e um arranjo de sincronização associado a cada câmara que permite fazer corresponder a cada impulso do codificador incremental uma linha video daquela câmara.
5. 5 - Arranjo de reconhecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os meios de tratamento estarem aptos a efectuar um pré-tratamento que consiste em: -25- -25- c 71 955 Β 9995.3 LB - detectar zonas vazias que correspondem a muitas linhas consecutivas nas quais nenhum segmento do primeiro ou do segundo tipo tenha sido detectado, - estabelecer uma tabela por tipo de segmento que contém os números das linhas não vazias, - estabelecer uma tabela por tipo de segmento que contém os números de pixels que correspondem a um princípio de iluminação, - estabelecer uma tabela por tipo de segmento que contém o número de pixels que correspondem a um final de iluminação.
6. 6 - Arranjo de reconhecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 e 5, caracterizado por os meios de correlação permitirem correlacionar os sinais das câmaras com a sua posição sobre o suporte: - sincronizando os sinais video que vêm das câmaras com os impulsos que vêm do codificador, - numerando as linhas amostradas das câmaras, - localizando os pixels iluminados e os pixels não iluminados, - memorizando as informações recolhidas, - reagrupando as informações relativas aos segmentos de cada tipo num só órgão de tratamento.
7. 7 - Arranjo de reconhecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado por a detecção dos segmentos do primeiro tipo consistir em: - calcular o número de pixels para cada linha, - calcular o gradiente entre uma linha i e i + <Si e o gradiente entre uma linha i e i - <Si, - tomar como limiar o mínimo destes dois gradientes, - constituir uma tabela que contém os números de linhas onde são susceptíveis de se encontrar segmentos do primeiro tipo, pertencendo a um carácter potencial. -26- 71 955 Β 9995.3 LB
8. 8 - Arranjo de reconhecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as linhas de amostragem exploradas pelas duas câmaras serem transversais à direcção do movimento e paralelas à outra direcção. Lisboa, Por COMMISSARIAT A LVENERGIE ATOMIQUE e INSTITUT DE RECHERCHES DE LA SIDERURGIE FRANÇAISE (IRSID) - O AGENTE OFICIAL -