CH616255A5 - - Google Patents

Description

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines es Verfahrens zum maschinellen Lesen einzelner Zeichen, wobei auch weniger deutlich ausgeprägte Eigenschaften der zu lesen-

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den Zeichen erfasst und in die Auswertung einbezogen werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert. Ferner umfasst die Erfindung noch eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens, die im Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs 4 5 dargelegt ist.

Wie in der genannten CH-PS 591 726 beschrieben ist, kann ein Schriftzeichen einer aufeinanderfolgenden Betrachtung von oben, von unten, sowie von rechts und links her unterzogen werden, was zu vier äusseren Seitenansichten führt. Zusätzlich i o kann es noch horizontal und vertikal halbiert werden, um ebensolche Seitenansichten von innen heraus zu bilden. Jede dieser Seitenansichten kann dann auf das Vorliegen bestimmter Eigenschaften untersucht werden.

Weiterhin kann von jedem Schriftzeichen ein sogenanntes 15 Inselbild abgeleitet werden, welches nur diejenigen Bildteile wiedergibt, die bei aufeinanderfolgender Betrachtung des Zeichens von allen genannten Seiten aus infolge der Abdeckung durch vorgelagerte Teile von Schriftzeichen unsichtbar bleiben. Von diesen Inselbildern können wiederum Seitenansichten 20 abgeleitet werden, die auch auf das Vorliegen bestimmter

Eigenschaften untersucht werden.

Solche Eigenschaften werden nachfolgend in vier Gruppen unterteilt, nämlich erstens Diskontinuitäten von Linienteilen in der jeweiligen Seitenansicht (Sprünge genannt), zweitens Neigungskonfigurationen von Linienteilen, drittens das Vorhandensein von Endpunkten der Linienteile und viertens die Anzahl und die Lage von Inseln. Bei jedem Schriftzeichen wird dort für jede betrachtete Seitenansicht aus jeder Gruppe immer nur eine Eigenschaft bestimmt.

Zur Betrachtung sei hier angenommen, dass die Gruppe der Sprünge die Eigenschaften SO bis S6, die Gruppe der Neigungen die Eigenschaften HO bis H14, die Gruppe der Endpunkte die Eigenschaften EPO bis EP6 und die Gruppe der Inseln die Eigenschaften ELO bis EL6 umfasst. Unbeachtlich der Gruppenzugehörigkeit können alle in dem System möglichen Eigenschaften allgemein mit K und alle Zeichenklassen allgemein mit i bezeichnet sein.

In der Lernphase wird für jede der in dem System möglichen Eigenschaften K die Wahrscheinlichkeit P bestimmt, mit der diese Eigenschaft bei den einzelnen Zeichenklassen i auftritt, was im nachfolgenden Schema aufgezeigt ist:

Seitenansicht Eigenschafts-

gruppen

Eigenschaften ?eichen-

klassen obere linke

Sprünge

SO

bis

S6

Neigungen

HO

bis

Hl 4

Endpunkte

EPO

bis

EP6

Inseln

ELO

bis

EL6

Sprünge

SO

bis

S6

V"

IM 11 I

PKi

Die Bestimmung des Wahrscheinlichkeitswertes PKi 45 erfolgt durch Zählung aller Musterschriftzeichen einer Zeichenklasse, welche die Eigenschaft K aufweisen und Teilen der gefundenen Anzahl durch die Gesamtzahl der in dieser Klasse ausgewerteten Musterschriftzeichen. PKi = 0,9 würde somit bedeuten, dass die Eigenschaft K bei Auswertung von 10 000 50 Musterschriftzeichen der betreffenden Schriftzeichenklasse i in 9000 Fällen festgestellt wurde.

Wenn für jede der vier Eigenschaftsgruppen für jede der vier äusseren und jede der vier inneren Seitenansichten eine Wahrscheinlichkeitsmatrix aufgestellt wird, sind insgesamt 4x8 55 = 32 Matrizen notwendig. Es ist aber vertretbar, bei den Endpunkten und bei den Inseln auf die inneren Seitenansichten zu verzichten, was einer Reduktion auf 24 Matrizen ermöglicht. Ein zu erkennendes Schriftzeichen wird dann derjenigen Klasse zugewiesen, für die der Wert 60

24

gk • PKi ein Maximum wird, gk ist der höchste innerhalb einer Eigenschaftsgruppe auftretende Wertfaktor, wie anhand der nachfolgend dargelegten Beispiele deutlich werden mag. Mit Bezug auf die Zeichnungen soll nun im einzelnen das Verfahren zur Bestimmung der Wertfaktoren beschrieben werden. Es zeigen: Fig. 1 einen Sprung in einem Schriftzeichenbild,

Fig. 2 einen Extrasprung,

Fig. 3 einen zu kleinen Sprung,

Fig. 4 zwei positive Sprünge und drei Neigungen,

Fig. 5 eine Neigung,

Fig. 6 eine lange, schwache Neigung,

Fig. 7 eine Neigung mit einem positiven und einem negativen Teil,

Fig. 8 eine negative/positive/negative Neigung,

Fig. 9 einen Endpunkt,

Fig. 10 ebenfalls einen Endpunkt,

Fig. 11 ein Beispiel mit Endpunkten,

Fig. 12 Inseln,

Fig. 13 ein Blockschema für die Verarbeitung der Wertinformation und

Fig. 14 ein Blockschema für eine zweite Art der Verarbeitung der Wertfaktoren.

Sprünge

Der Wertfaktor eines Sprungs wird nach der Zahl weisser Bildelemente zwischen dem Ende einer Durchschneidung und

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dem Anfang einer Durchschneidung auf der nächsten Zeile (Fig. 1) eines Bildes bestimmt, in das das Schriftzeichen auf bekannte Art umgewandelt ist.

Sprünge sind Diskontinuitäten von Linienstücken, wobei positive und negative Sprünge zu unterscheiden sind. Wenn der erste Weiss-Schwarz-Übergang einer Abtastzeile bzw. einer Abtastspalte weiter von der vordersten Bildfeldkante entfernt liegt als der erste Schwarz-Weiss-Übergang einer vorangehenden Abtastzeile bzw. Abtastspalte, liegt definitionsgemäss ein positiver Sprung vor bzw. bei umgekehrter Reihenfolge der Übergänge ein negativer Sprung. Für die Bestimmung des Wertfaktors der Sprungkonfigurationen wird ein Zähler benützt, mit dem die Anzahl Sprünge in einer Seitenansicht gewählt werden kann. Die Höchstzahl, die dann gezählt werden kann, ist drei. Weiter gibt es für jeden Sprung zwei Register. Tritt ein Sprung auf, so werden die weissen Bildelemente, die den Wertfaktor des Sprunges bestimmen, gezählt.

Je nachdem, ob es sich um einen positiven oder einen negativen Sprung handelt, wird die Zahl in dem entsprechenden Register notiert.

10

15

Sprung

51

52

53

pos(itiv)

neg(ativ)

Pl nl p2

n2

P3

n3

Die Bezeichnungen pl...p3 und nl...n3 geben den Wertfaktor an.

Unterschieden werden die nachstehenden Sprungkonfigurationen und dazugehörigen Wertfaktoren:

Code Beschreibung

Wert- Definition faktor

SO

keine Sprünge gO

V2 B-Ze

S1

1 pos. Sprung gl p max-(E-p max) =

2-p max-Ee

S2

1 neg. Sprung g2

n max-(Ee-n max) =

2-n max-£e

S3

1 pos. Sprung + 1 pos. Sprung g3

p max-1 - (p,n)min

S4

1 neg. Sprung +1 neg. Sprung g4

n max—1 - (p,n) min

S5

1 pos. Sprung + 1 neg. Sprung g5

(p max,n max) min -

[Xe-(p max + n max)]

S6

mehr als 2 Sprünge g6

(S3)-(p,n) min

Hierbei ist:

B = Breite bzw. Höhe des Schriftzeichenbilds.

Se = Summe aller dazwischenliegenden weissen Bildelemente bei den Sprüngen in einer einzigen Seitenansicht.

p max = grösste der drei Ziffern pl, p2 und p3, die den grössten to positiven Sprung angibt.

n max = grösste der drei Ziffern nl, n2 und n3, die den grössten negativen Sprung angibt.

p max—1 = zweitgrösster Wert von pl, p2 und p3.

n max—1 = zweitgrösster Wert von nl, n2 und n3. 45

(p,n) min = kleinste der Ziffern pl..,p3 und nl...n3.

(p max, n max) min = kleinere der beiden Ziffern p max und n max.

(S3) = 1, wenn (p3, n3) # 0.

= 0, wenn (p3, n3) = 0. 50

Aus dieser und nachstehenden Formeltabellen und Beispielen ergibt sich, dass Konfigurationen von Schriftzeichenelementen, die zu einer bestimmten Eigenschaft beitragen, mit einem positiven Zeichen und solche, die zu den übrigen Eigen- 55 Schäften der betr. Gruppe beitragen, mit einem negativen Zeichen berücksichtigt werden.

Nachstehend zwei Beispiele, wobei zu bemerken ist, dass, wenn der Abstand zwischen den Beginnpunkten zweier, aneinander anschliessender Durchschneidungen gleich der Hälfte eo der Breite bzw. der Höhe des Schriftzeichenbilds oder grösser ist, dies als ein Sprung (Extrasprung) betrachtet wird (Fig. 2).

Beispiel 1 (Fig. 3)

Abtastresultat (linke Seitenansicht) : 65

Sprung S1 : pl = 0 nl = 3 Sprung S2 : p2 = 0 n2 = 0 Sprung S3 : p3 = 0 n3 = 0

Berechnung der Wertfaktoren:

gO = 8 - 3 = 5

gl = 0 - 3 = -3 g2 = 6 - 3 = 3 g3 = 0 - 0 = 0 g4 = 0 - 0 = 0 g5 = 0 - 0 = 0 g6 = 0 - 0 = 0

Schlussfolgerung: bei einem Schriftzeichen in der Klasse nach Fig. 3 ist der Wertfaktor gO am grössten, d. h. die Eigenschaft SO (keine Sprünge) geniesst den Vorzug. Der eine (negative) Sprung ist offenbar zu klein, als dass er Einfluss hätte. Der nächsthöchste Wertfaktor ist g2 für die Eigenschaft S2 (1 neg. Sprung). Der Wertfaktor gl ist negativ, d. h. die entsprechende Eigenschaft hat noch weniger Einfluss.

Beispiel 2 (Fig. 4).

Abtastresultat (linke Seitenansicht):

B = Bs = 18 S1 :pl =4nl =0 S2:p2 = 7n2 = 0 S3 : p3 = 0 n3 = 0

Berechnung der Wertfaktoren:

g0 = 9- ll = -2 gl = 7 -4 = 3 g2 = 0—11 = — 11

5

g3 = 4 - 0 = 4

g4 = 0 - 0 = 0 g5 = 0- 4 = -4

g6 = 0 - 0 = 0 5

Schlussfolgerung: bei einem Schriftzeichen in der Klasse nach Fig. 4 ist der Wertfaktor g3 am höchsten, d. h. die Eigenschaft S3 (zwei pos. Sprünge) geniesst den Vorzug. Ihr folgt direkt die Eigenschaft eines pos. Sprungs (vergi, gl für Sl). Der io Wertfaktor g2 ist für das Auftreten eines einzigen neg. Sprungs (S2) sehr negativ (-11), so dass die entsprechende Eigenschaft keinen Einfluss hat.

Neigungen 15

Der Wertfaktor der einer Neigungskonfiguration zuerkannt wird, wird durch die Zahl der Bildzeichen, über die die Konfiguration sich erstreckt, bestimmt. Die Neigung wird nachstehend in etwas anderer Art und Weise definiert als in dem System nach dem erwähnten Patent Nr. 591 726. Es han- 20 delt sich um eine Neigung, wenn sich bei zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Zeilen eine Änderung des Abstands im Verhältnis zu der Seite des umschliessenden Rechtecks ergibt.

Hierzu gehört auch das Verspringen eines einzigen Elements in einer Zeile, wenn in der nächsten Zeile keine Änderung des 25 Abstands auftritt (Vergi. Fig. 5). In diesem Fall ist in den Zeilen 3 und 4 für die linke Seitenansicht eine neg. Neigung gegeben. Setzt sich die Linie danach noch fort, so wird jede zweite Zeile gezählt (vergi. Fig. 6).

Der Wertfaktor der neg. Neigung ist damit 5. Eine Neigung 30 endet stets mit einem Sprung oder einem Extrasprung.

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Die Höchstzahl aufeinanderfolgender Neigungen, die in einer Seitenansicht registriert werden kann, beschränkt sich auf 4. Bei einer zusammengesetzten Neigungskonfiguration -wenn z. B. einer neg. Neigung eine positive folgt - bestimmt sich der Wertfaktor nach dem Mass der Gleichheit der zwei Teilgebiete (Symmetrie der Neigungen). Vergi. Fig. 7).

Die erste Neigung in der linken Seitenansicht ist in 3 Zeilen negativ (nh 1).

Die zweite Neigung ist in 5 Zeilen positiv (ph 2). Der Wertfaktor der Eigenschaft «neg. Neigung, pos. Neigung» wird dadurch gefunden, dass der kleinere Wert der zwei Ziffern nh 1 und ph 2 bestimmt und mit 2 multipliziert wird. Schreibweise: 2 (nh 1, ph 2) min. Das Gewicht ist also 2-3 = 6.

In dem Beispiel nach Fig. 8 muss der Eigenschaft «neg. Neigung, pos. Neigung, neg. Neigung» der höchste Wertfaktor zuerkannt werden. Dieser wird dadurch gefunden, dass der kleinste Wert der Ziffern nh 1, ph 2 und nh 3 ermittelt und mit 3 multipliziert wird.

Schreibweise: 3 (nh 1, ph 2, nh 3) min.

In dem vorstehenden Beispiel ist der Wertfaktor der Eigenschaft «neg., pos., neg.» also 3-3 = 9.

Der Registrierung des Werts der aufeinanderfolgenden Neigungen dienen acht Register: ph l...ph 4 und nh l...nh 4. Die ph-Register enthalten die Daten der positiven und die nh-Regi-ster die der negativen Neigungen. Es gibt Fälle, in denen die Register ph 4 und nh 4 beide leer sind - Schreibweise: (p,n) h 4 = 0. Dann sind also höchstens drei Neigungen in einer Seitenansicht gegeben. Zu unterscheiden sind die nachstehenden Neigungskonfigurationen und dazugehörigen Wertfaktoren:

Code Beschreibung Wertfak- Definition tor

HO ' keine Neigung Hl pos. Neigung H2 neg. Neigung H3 pos.pos. Neigung

H4 pos.neg. Neigung

H5 neg.pos. Neigung

H6 neg. neg. N eigung

H7 pos.pos.neg.

H8 pos.neg.pos.

H9 pos.neg.neg.

gO gl g2 g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

[V2 B - S h] • HE 4

[ ph max - (Eh - ph max)] • HE 4

[nh max - (Eh - nh max)] • HE 4

höchster Wert von:

[2{(ph 1, ph2)min -(p,n)h3}]-HE4

und

[2-((ph 2, ph 3) min - (p,n) h 1}]-HE 4

höchster Wert von:

[2{(ph 1, nh 2) min - (p,n) h 3}] • HE 4

und

[2{(ph 2, nh 3) min - (p,n) h 1}]-HE 4

höchster Wert von:

[2{(nh 1, ph 2)min - (ü,n) h 3}]-HE4

und

[2{(nh 2, ph 3) min - (p,n) h 1}]-HE 4

höchster Wert von:

[2{(nh 1, nh 2) min - (p,n) h 3}]- HE 4

und

[2{(nh 2, nh 3) min - (p,n) h 1}]-HE 4 höchster Wert von:

3{(ph 1, ph 2, nh 3) min - h4}

und

3{(ph 2, ph 3, nh 4) min - (ü,n) hl}

höchster Wert von:

3{(ph 1, nh 2, ph 3) min - (ü,n) h4}

und

3{(ph 2, nh 3, ph 4) min - (ü,n) hl}

höchster Wert von:

3{(ph 1, nh 2, nh 3) min - (ü,n) h4}

und

3-((ph 2, nh 3, ph 4) min - (p,n) hl}

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6

Code Beschreibung

Wertfak- Definition tor

H10 neg.pos.pos. Hll neg.pos.neg. H12 neg.neg.pos.

H13 neg.pos.neg.pos. H13 4 Neigungen gio gli g!2

gl3 gl4

höchster Wert von:

3{(nh 1, ph 2, nh 3) min - (p,n) h4}

und

3-((nh 2, ph 3, nh 4) min - (p,n) hl>

höchster Wert von:

3-((nh 1, nh 2, ph 3) min - (p,n) h4}

und

3{(nh 2, ph 3, nh 4) min - (p,n) hl}

höchster Wert von:

3{(nh 1, nh 2, ph 3) min - (p,n) h4>

und

3-((nh 2, nh 3, ph 4) min - (p,n) hl} 4 (nh 1, ph 2, nh 3, ph 4) min 4{(p,n) hl, (p,n) h2, (p,n) h3, (p,n)h4}-G 13}

Hierbei ist:

B = Breite bzw. Höhe des Musters Eh = Summe aller Neigungswerte HE 4 = 1 als (p, n) h4 = 0 = 0 als (p, n) h4 = ^ 0 G13= 1 alsgl3 = 0 = 0alsgl3#0.

Die Neigungskonfigurationen «pos.pos.pos.» und «neg.neg.neg.» sind nicht erwähnt, weil sie sehr selten vorkommen. Die Konfiguration mit den vier Neigungen «neg.pos.neg.pos.» aber wird gesondert behandelt (H13), weil zu erwarten ist, dass gerade diese Konfiguration bei den Ziffern «3» und «8» sehr oft auftritt.

Beispiel (Fig. 4, linke Seitenansicht):

B = Bh= 17 Eh =13

ph 1 = 0 nh 1 = 3 ph 2 = 0 nh 2 = 9 ph 3 = 1 nh 3 = 0 ph 4 = 0 nh 4 = 0

gO = 9 -13 = -4 gl = 1 -12—11

g2 = 9 - (13 - 9) = +5

g3 = -2 g4 = -2 g5 = 0 - 2 = -2 g6 = 6-2 = +4 g7 = 0 g8 = 0 g9 = 0 gl0 = 0 gll=0

gl2 = 3-0=+3 gl3 = 0 gl4 = 0.

Endpunkte

Endpunkte sind dadurch charakterisiert, dass die Zahl der Bildelemente s in der Breite der Linien geringer ist als die Zahl der Zeilen p, über die das betr. Linienstück sich erstreckt (Fig. 9). Wird die linke äussere Seitenansicht in Bezug auf Sprünge und Neigungen behandelt, so bildet sich zugleich die

Endpunktkonfiguration für diese Seitenansicht. Die Zeilen mit Bildinformation werden, der Reihe nach von oben nach unten, nach links aus der Matrix geschoben. Während dieses Prozes-25 ses wird jeweils festgestellt, wieviel anschliessende Bildelemente s die Breite der Linie erfasst. Diese Zahl wird vorläufig in einem Arbeitsspeicher festgelegt. Wird ein Wert s konstatiert, der grösser als der in dem Register gespeicherte Wert ist, dann wird dieser neu gefundene Wert (s max) registriert. Weiter wird 30 gezählt, über wieviele Zeilen p sich der Endpunkt erstreckt. Für jede Zeile wird aufs neue das Verhältnis p/s max bestimmt. Ist der neu berechnete Wert grösser als der vorübergehend in einem Register gespeicherte Wert, dann wird der neue Wert registriert. Auf diese Weise erhält man den Höchstwert des 35 Verhältnisses p/s max, der während der Bildung der Endpunktkonfiguration auftritt

In dem Beispiel nach Fig. 9 ist der Höchstwert des Verhältnisses p/s max = 5/2 —2. Dieser Wert bestimmt den Wertfaktor der der Eigenschaft zuerkannt wird.

40 Bei der Betrachtung aller äusseren Seitenansichten werden zuerst die Positionen der Extreme bestimmt Ein Extrem ist dann gegeben, wenn ab der Aussenseite des Rechtecks die erste Durchschneidung der Bildfläche konstatiert wird. Die Position des Extrems ist dann das letzte schwarze Bildelement 45 der Durchschneidung.

In dem Beispiel nach Fig. 10 hat das Extrem bei der oberen Seitenansicht die Position k = 10, r = 4. Die Zählung der Zeilen, die zu dem Endpunkt gehören, wird eingestellt, sobald kein korrekter Anschluss zweier aufeinanderfolgender Durchschnei-50 düngen mehr gegeben ist. Es wird eine ODER-Funktion der aufeinanderfolgenden Zeilen des Bilds hergestellt. Wird der ODER-Funktion Zeile n hinzugefügt, so wird geprüft, ob die zu einem Endpunkt gehörige Durchschneidung in Zeile (n-1) aus anschliessenden schwarzen Bildelementen innerhalb des 55 ODER-Gebiets besteht. Nur wenn das der Fall ist, trägt Zeile (n-1) zu dem Wert des Endpunkts bei. Bei der neuen Eigenschaftsbestimmung unterscheidet man die gleichen Endpunktkonfigurationen wie in dem System nach der genannten CH-PS 591 726. Die Codierung gibt an, ob die Extreme von Endpunk-60 ten oben oder unten in einer Seitenansicht gegeben sind.

Die ermittelten Werte der Endpunkte, die zu den Positionen der dazugehörigen Extreme im Verhältnis stehen, werden in vier Registern b 1,2 und o 1,2 gespeichert

•

65 Die in dem oberen Teil der Seitenansicht gefundenen Werte der Endpunkte werden in den Registern bl bzw. b2 und die Werte der im unteren Teil der Seitenansicht ermittelten Endpunkte in den Registern ol und o2 gespeichert.

7

Endpunktkonfigurationen mit dazugehörigen Wertfaktoren:

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Code Beschreibung Wertfak- Definition tor

EPO keine Endpunkte g o

EP 1

1 Endpunkt oben gl

EP 2

1 Endpunktunten g2

EP 3

2 Endpunkte oben g3

EP 4

1 Endpunkt oben,

g4

1 Endpunkt unten

EP 5

2 Endpunkte unten g5

EP 6

mehr als 2 Endpunkte g6

2 — (bl + b2 + ol +o2)

(b 1,2) max - {b 1,2) min + ol + o2}

(o 1,2) max - {(o 1,2) min + bl + b2}

(b 1,2) min - (o 1,2) max

{(b 1,2) max, (o 1,2) max } min - (b 1,2)

(min + (o 1,2) min}

(o 1,2) min - (b 1,2) max

3 x (b 1,2 o 1,2)..., wobei dieser Mindestwert ^0 ist, und nicht mehr als 1 Register leer sein darf.

Für die Endpunkte der linken Seitenansicht nach dem Beispiel Fig. 11 werden die nachstehenden Höchstwerte des Verhältnisses p/s max registriert:

5

b 1 'TT "+ 1

b2

ol o2

_10

2

20

0

Aufgrund der Definitionen berechnete Wertfaktoren:

g0 = -5 gl = -5 g2 = +3 g3 = -4 g4 = 0 g5—1 g6 = +3

Die Eigenschaft «mehr als 2 Endpunkte» hat also den gleichen Wertfaktor wie die Eigenschaft «1 Endpunkt unten».

Inseln

Die Art und Weise, in der die Inseln aus dem ursprünglichen Schriftzeichenbild abgeleitet werden, ist die gleiche wie die im Rahmen des bekannten Systems. Die weitere Verarbeitung aber verläuft völlig anders.

Nachdem die Inseln gebildet sind, wird für jede Insel das Extrem, d. h. die Zeile, auf der die Insel zum ersten Mal konstatiert wird, ermittelt und festgestellt, ob es in der oberen oder unteren Hälfte einer Seitenansicht erscheint. Selbstverständlich wird das für alle vier äusseren Seitenansichten getan.

25

30

35

40

Wir unterscheiden die nachstehenden Konfigurationen: EL 0 - keine Insel El 1 - 1 Insel, Extrem oben El 2 - 1 Insel, Extrem unten El 3 - 2 Inseln, 2 Extreme oben El 4 - 2 Inseln, 1 Extrem oben, 1 Extrem unten El 5 - 2 Inseln, 2 Extreme unten El 6 - mehr als 2 Inseln.

Der Wertfaktor jeder einzelnen Eigenschaft bestimmt sich durch die Zahl der Zeilen, über die die Insel sich erstreckt. Um auf einfache Art und Weise den Extremwert und die Zahl der Zeilen, über die sich eine Insel erstreckt, zu bestimmen, wird die ODER-Funktion je zweier aufeinanderfolgender Zeilen gebildet. Solange die Durchschneidung einer Insel eine geschlossene Kette schwarzer Bildelemente bildet, gehört sie zu der betr. Insel. Für die Registrierung dienen vier Register el, e2, fl und f2.

Für Inseln, deren Extrem im oberen Teil der Seitenansicht liegt, wird das Total der Anzahl Zeilen für die betr. Seitenansicht in den Registern el bzw. e2, für solche, deren Extrem im unteren Teil der Seitenansicht liegt, in den Registern fl bzw. f2 registriert.

In einer Bildhälfte können also maximal zwei Inselextreme verarbeitet werden. Erscheinen in einer Bildhälfte mehr als zwei Inselextreme, so werden die überzähligen Extreme und damit die betr. Inseln ausser Betracht gelassen.

Wir unterscheiden die nachstehenden Inselkonfigurationen und dazugehörigen Wertfaktoren:

45

Code Beschreibung

Wertfak- Definition tor

ELO

keine Inseln go

V4 B - (el + e2 + fl + f2)

ELI

1 Insel, Extrem oben gl

(el,2) max - {(e 1,2) min + fl + f2

EL 2

1 Insel, Extrem unten g2

(f 1,2) max - (f 1,2) min + el + e2}

EL 3

2 Inseln, 2 Extreme g3

2(el,2) min - (fl + f2)

oben

EL 4

2 Inseln, 1 Extrem oben g4

2{(el,2) max (f 1,2) max}min -

1 Extrem unten

{(el,2) min + (f 1,2) min}

EL 5

2 Inseln, 2 Extreme g5

2(f 1,2) min - (el + e2)

unten

EL 6

mehr als 2 Inseln g6

3 x (el, 2, fl, 2)..., wobei dieser Mindestwert # 0

und nicht mehr als 1 Register leer sein darf.

Für die Daten der oberen Seitenansicht werden für das Bei- gO — 20/4—(1+3+5+0) = 5-9 = -4.

spiel nach Fig. 12 die nachstehenden Wertfaktoren konstatiert: gl = 3—(1+5+0) = 3-6 = -3.

el = 1 g2 = 5—(0+1+3) = 5-4 = +1. e2 = 3 65 g3 = 2-1-(5+0) = 2-5 = -3.

fl =5 g4=2 • 3-(l +0)=6-l = +5.

f2 = 0 g5=2-0-(l+3)=0-4=-4.

B = 20 g6=3-l = +3.

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Der Eigenschaft «2 Inseln, 1 Extrem oben, 1 Extrem unten» ist der höchste Wertfaktor zuzuerkennen. Für das gleiche Bild sind als Daten der linken Seitenansicht zu notieren:

el = 7 e2 = 6 fl =5 f2 = 0 B= 12

Wertfaktoren:

g0= 12/4—(7+6+5+0) = 3—18 = —15 gl = 7-(6+5+0) = 7-11 = -4 g2 = 5—(0+7+6) = 5-13 = -8 g3 = 2-6-(5+0) = 12-5 = +7 g4 = 2-5-(6+0) = 10-6 = +4 g5 = 2-0-(7+6) = 0-13 = -13 g6 = 3-5 = +15

Der Eigenschaft «mehr als 2 Inseln» ist der höchste Wertfaktor zuzuerkennen.

Die Entscheidungsvorrichtung a. Maximumselektor: binäre Eigenschaftskomponenten.

Nachdem nunmehr die Wertfaktoren aller Eigenschaften bestimmt werden können, sind allerlei Variationen der Entscheidungsvorrichtung denkbar. Die einfachste Methode ist die, mit der man sich der existierenden Entscheidungsmethode so weit wie möglich annähert. Auf diese Weise könnte sich ergeben, ob bereits eine bessere Bestimmung der Eigenschaften eine Verbesserung zur Folge hat.

Das Blockschema des Systems kann so aussehen, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Dabei ist 1 ein Schriftzeichenbild, 2 ein Bildmanipulator. Mit dem Bildmanipulator werden die vier äusseren und die vier inneren Seitenansichten gebildet. Für jede einzelne Seitenansicht werden in der bereits beschriebenen Art und Weise für jede Gruppe von Eigenschaften (Sprünge S, Neigungen H, Endpunkte EP und Inseln EL) von Recheneinheiten 3 die Wertfaktoren der einzelnen Konfigurationen berechnet. Selektoren 4 bestimmen pro Gruppe den höchsten berechneten Wertfaktor.

Das Resultat ist, dass pro Seitenansicht vier Werte gs, gh, gp und gi für die vier Eigenschaften S, H, EP und EL verfügbar sind.

Bei der einfachsten Ausführung der Entscheidungsvorrichtung werden nicht die numerischen Werte gs, gh, gp und gi, sondern wird nur die Häufigkeitswert benutzt, mit der die gewählten Eigenschaften bei Schriftzeichen der verschiedenen Klassen erscheinen. Ist eine Eigenschaft x gewählt, weil der Wertfaktor gx innerhalb der Gruppe von Eigenschaften, der x angehört, der höchste Wert ist, und gehört das betr. Schriftzeichen zu der Klasse y, dann wird in der Lernphase der Inhalt des Speicherplatzes Pxy in einer Lernmatrix 6 um 1 erhöht. Die Zuweisung des Speicherplatzes erfolgt mit Hilfe der Codeumsetzer 5, die die betr. Zeile in der Lernmatrix angeben.

Am Ende der Lernphase hat der Inhalt eines Speicherplatzes Pxy den Wert Sxy, wobei Sxy die Zahl der Male angibt, dass die Eigenschaft (x) bei Bildern der Klasse y gewählt wurde. Die Wahrscheinlichkeit eines Schriftzeichens der Klasse y ist, wenn die Eigenschaft x gewählt ist, K(y|x). Dafür gilt:

K(y|x)

z s xy

Hierbei ist 2k Sxy die Summe aller Schriftzeichen in der Lernsammlung, für die die Eigenschaft x gewählt wurde.

Danach wird am Ende der Lernphase der Logarithmus aller Wahrscheinlichkeiten K(y|x) bestimmt, also

K(y|x)L=log K(y|x).

Die (logarithmische) Wahrscheinlichkeit, dass ein Zeichen zu der Klasse y gehört, wird in der Kannphase durch Summierung der logarithmischen Wahrscheinlichkeiten aller gewählten Eigenschaften K(y)L=Ex K(y|x)L mit Hilfe eines Maximum-selektors 7 ermittelt.

Liegen Eigenschaften vor, die innerhalb ein und derselben Gruppe den gleichen Wertfaktor haben, so wird in der Lernphase verfahren, als ob verschiedene Bilder vorliegen, deren gewählte Eigenschaften also sämtlich registriert werden. In der Kannphase wird in diesem Fall das Erkennen für die verschiedenen Darstellungen durchgeführt. Sind die Resultate unvereinbar, so wird das betr. Schriftzeichen verworfen.

b) Entscheidungsvorrichtung mit gewogenen Kennzeichenkomponenten.

Fig. 14 gibt zu erkennen, wie in der Lernphase eine Lernmatrix gefüllt, und wie in der Kannphase ein Bild derart erkannt wird, dass die numerischen Werte der Eigenschaften benutzt werden.

In der Lernphase und auch in der Kannphase werden von jedem zu verarbeitenden Schriftzeichenbild 8 mit Hilfe des Bildmanipulators 9 die Seitenansichten präsentiert. In der Recheneinheit 10 werden die Wertfaktoren berechnet. Für jede Seitenansicht wird pro Eigenschaftsgruppe mit Hilfe des Maximumselektors 11 der höchste Wertfaktor (gx) ermittelt. Mit Hilfe der Codiervorrichtung 12 wird die Zeile in der Lernmatrix 13 angegeben, die der betr. gewählten Eigenschaft entspricht. Auf die bekannte Art und Weise wird in der Lernphase der Inhalt eines Speicherplatzes xy um 1 erhöht, wenn die Eigenschaft x bei einem Schriftzeichen der Klasse y konstatiert wird. Für die Dauer der Lernphase ist also auf jedem Speicherplatz der Lernmatrix eine Summe S(y|x) vorhanden, die die Zahl der Male ist, dass die Eigenschaft (x) bei Bildern der Klasse y gewählt wurde. In genau der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform der Entscheidungsvorrichtung (Fig. 13) kann am Ende der Lernphase die Wahrscheinlichkeit eines Schriftzeichens der Klasse y bestimmt werden, wenn die Eigenschaft x gewählt ist:

K(y | x)= 5hL_

E S

xy

Da für die Klassifizierung von Bildern die Produkt-Wahrscheinlichkeiten für alle gewählten Eigenschaften benutzt werden, wird auch bei dieser Ausführungsform der Entscheidungsvorrichtung mit den logarithmischen Werten der Wahrscheinlichkeit gerechnet. Am Ende der Lernphase ist auf jedem Speicherplatz der Lernmatrix die logarithmische Wahrscheinlichkeit eines Zeichens der Klasse y vorhanden, wenn die Eigenschaft x gewählt ist:

K(y|x)L = log K(y|x).

In der .darauffolgenden Kannphase wird für jedes erscheinende Schriftzeichenbild, ebenfalls pro Seitenansicht, für jede Eigenschaftsgruppe der höchste Wertfaktor (gx) bestimmt, dessen numerischer Wert durch Teilung durch die Abmessung B (Breite bzw. Höhe) des Bildes normiert wird. Das erfolgt in der Normierungsvorrichtung 14. Danach wird durch Logikschaltungen 15 der logerithmische Wert der normierten Wertfaktoren bestimmt

Logarithmischer Wertfaktor des gewählten Kennzeichens:

Gewogene Wahrscheinlichkeit, dass ein Bild der Klasse y vorliegt, wenn eine Eigenschaft x mit dem Gewicht gx gewählt ist:

8

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

9

616255

Ky(x) = K(y | x) . ^ .

Logarithmische Wahrscheinlichkeit:

KyL (x) = log (x)

Diese Wahrscheinlichkeit wird durch Summierung der logarithmischen Wahrscheinlichkeit K(y|x)L aus der Lernmatrix und des logarithmischen, normierten Wertfaktors gxL ermittelt: t

KyL(x) = K(y|x)L + gxL

In Fig. 14 ist angegeben, dass für jede Gruppe von Eigenschaften eine Summierungsschaltung 16 vorhanden ist. Bei jeder Eigenschaftsgruppe erfolgt für die gewählte Eigenschaft die Summierung pro Seitenansicht für alle Klassen. Es entsteht also eine zweite Matrix 17 mit k Spalten, wobei k der Zahl der Schriftzeichenklassen entspricht, und die Zeilenzahl mit der Zahl der gewählten Eigenschaften mal der Zahl der Seitenansichten übereinstimmt. Nachdem die zweite Matrix zum Erkennen eines Bildes gefüllt ist, wird die logarithmische Wahrscheinlichkeit, dass das Schriftzeichen zu der Klasse y gehört, durch Summierung der Wahrscheinlichkeiten K'yL(x) ermittelt.

5

X '

Diese Summe ist L" K

yL

io Das Muster wird derjenigen Klasse zugewiesen, für die Sx K'yL am höchsten ist. Der Maximalwert wird mit Hilfe des Maximumselektors 18 bestimmt. Die Einführung von Wertfaktoren, wie weiter oben beschrieben, führt zu einer Verbesserung der Methode zur Bestimmung der Eigenschaften eines Schriftzei-i5 chenbilds, und die berechneten Wertfaktoren können überdies bei der Klassifizierung von Bildern benutzt werden, wobei die gewählten Wertfaktoren vorzugsweise nach den Abmessungen der Bilder normiert werden, und die Klassifizierung eines Bildes einerseits durch die statistischen Frequenzen bestimmt 20 wird, die in der benutzten Lernsammlung der Eigenschaften vorkommen, die auch bei dem betr. Schriftzeichenbild gewählt sind, und andererseits durch die Wertfaktoren der für das betr. Bild gewählten Eigenschaften.

G

4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. 616255 2

   PATENTANSPRÜCHE Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum maschi-

   1. Verfahren zum maschinellen Lesen von Schriftzeichen, nellen Lesen von Schriftzeichen, gemäss dem Oberbegriff des die in bestimmte Bildfelder eines Datenträgers eingetragen unabhängigen Patentanspruchs 1.

   sind, woraufhin die Bildpunkte durch eine spaltenförmige Abta- Ein derartiges Verfahren ist aus dem schweizerischen stung des Bildfeldes nacheinander bestimmt und einer Zei- s Patent Nr. 591 726 bekannt. Nach diesem Verfahren können chenerkennungsschaltung zugeleitet werden, wobei sowohl in charakteristische Eigenschaften durch die Feststellung ermit-einer Lernphase als auch in einer darauffolgenden Kannphase telt werden, ob Teile des zu erkennenden Schriftzeichens hin-Eigenschaften von Schriftzeichenbildern, als Ansichten der sichtlich ihrer Geometrie mit den im voraus gegebenen Defini-Schriftzeichen von oben und unten, rechts und links und bei hai- tionen charakteristischer Eigenschaften übereinstimmen, bierten Schriftzeichen auch von innen, klassifiziert und die ■ o Dabei stösst es im allgemeinen auf Schwierigkeiten, dass bei Ergebnisse dieser Klassifizierung in der Lernphase als Häufig- nicht völliger Übereinstimmung zwischen der Geometrie eines keitswerte, welche die Häufigkeit ihres Auftretens in einer Schriftzeichenteils und der Definition der Eigenschaft diese bestimmten Zeichenklasse angeben, in einem Speicher regi- Eigenschaft als nicht vorhanden betrachtet wird. Diese Schwie-striert und während der Kannphase die Resultate der Eigen- rigkeit macht sich insbesondere bei Schriftzeichen geltend, die schaftsklassifizierung eines zu prüfenden Schriftzeichens ts mit der Hand geschrieben sind. Ihr kann dadurch entgegenge-benutzt werden, um die Wahrscheinlichkeit der gefundenen treten werden, dass die Definitionen der Eigenschaften derart Eigenschaften dieses Schriftzeichens zu bestimmen, dadurch festgelegt werden, dass den Anforderungen genügt ist, wenn gekennzeichnet, dass jeder der Eigenschaften des Schriftzei- die Eigenschaften zwar anwesend sind, nicht aber in der idea-chenbildes eines zu prüfenden Schriftzeichens ein Gewicht len oder deutlichsten Form. Dadurch entsteht eine andere zuerkannt wird, das von der Form des Schriftzeichenbildes 20 Schwierigkeit, dass nämlich zwar Information erzielt wird oder abhängig ist und jeweils als Wertfaktor definiert wird, der mit ein Schriftzeichenelement der Definition einer Eigenschaft den in der Lernphase für die einzelnen Zeichenklassen ermittel- genügt, dass aber keine quantitativen Daten in bezug auf die ten Häufigkeitswerten der jeweiligen Eigenschaften multipli- Ausgeprägtheit oder das Mass der Deutlichkeit erzielt werden, ziert wird, woraufhin für jede Zeichenklasse eine Multiplika- in der die Eigenschaft in dem untersuchten Schriftzeichen vor-tion aller solcherart bewerteten Häufigkeitswerte erfolgt und 25 handen ist.

   nach einem Vergleich der Endproduktwerte anhand des hoch- Bei einem andern, aus der DE-AS 2 227 Ol 6 bekannten Ver-

   sten auftretenden Endproduktwertes die Identität des Zeichens fahren dieser Art werden in einer Lernphase statistische Häu-abgeleitet wird. figkeitswerte von Eigenschaften registriert. In der Kannphase
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich- erfolgt dort aber für jede, jeweils die gleichen Zeichen umfas-net, dass Konfigurationen von Schriftzeichenelementen, die zu 30 sende Zeichenklasse eine Summierung der Häufigkeitswerte einer bestimmten Eigenschaft einer Gruppe von Eigenschaf- der angetroffenen Eigenschaften und eine weitere Summie-ten, nämlich Sprünge, Neigungen usw. beitragen, mit einem rung der komplementären Häufigkeitswerte der nicht angepositiven Vorzeichen, und solche, die zu den übrigen Eigen- troffenen Eigenschaften, woraufhin eine Zusammenfassung Schäften in der Gruppe beitragen, mit einem negativen Vorzei- beider Teilsummen erfolgt und die Identität des Zeichens chen berücksichtigt werden, worauf pro Gruppe die Eigen- 35 anhand des höchsten auftretenden Gesamtsummenwertes schaft mit dem höchsten Wertfaktor ausgewählt wird. erfolgt
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich- Beide hier genannten Verfahren haben den Nachteil, dass net, dass der Wertfaktor durch Normierung von der Grösse des mit nur geringem Deutlichkeitsgrad ausgeprägte Eigenschaf-Bildfeldes unabhängig gemacht wird. ten des zu erkennenden Zeichens als nicht vorhanden gewertet
4. 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Patent- 40 werden, was insbesondere bei handgeschriebenen Schriftzei-anspruch 1 mit einem Bildmanipulator und einer Lernmatrix, chen von Bedeutung ist und die Klassifizierung erschwert, gekennzeichnet durch eine Anzahl Recheneinheiten (10) für Aus der DE-AS 1 221 042 ist ein Verfahren zum Erkennen das Berechnen der Wertfaktoren der festgestellten Eigenschaf- ganzer Wörter bekannt. Auch hier wird die Wahrscheinlichkeit ten pro Ansicht des Schriftzeichenbildes, eine Anzahl Maxi- in Betracht gezogen, mit der ein bestimmter Buchstabe an mumselektoren (11), um aus jeder Gruppe von Eigenschaften 45 einem bestimmten Platz eines Wortes auftritt, und ebenso die pro Ansicht die Eigenschaft mit dem höchsten Wertfaktor zu Wahrscheinlichkeit, mit der ein besimmter Buchstabe in der wählen, eine Anzahl Codiervorrichtungen (12), um während Sprache enthalten ist.

   der Lernphase für jeden Höchstwert den Speicher der Lernma- Zuerst erfolgt hier der Vergleich eines gelesenen Wortes trix zu ergänzen, eine Anzahl Normierungsvorrichtungen (14), mit gespeicherten Bezugswörtern, wobei die einzelnen Buch-um den von den Maximumselektoren (11) bestimmten Wert zu 50 staben zunächst als richtig gelesen angenommen werden. Wird der Grösse des Bildes in der jeweiligen Ansicht ins Verhältnis keine Übereinstimmung mit einem der gespeicherten Wörter zu setzen, eine Anzahl Logikschaltungen (15), um logarithmi- erzielt, wird daraufhin die Erfahrung mitberücksichtigt, dass sehe Werte der Ergebnisse aus den Normierungsvorrichtungen häufig Verwechslungen bestimmter Buchstaben untereinander (14) zu bestimmen, eine Anzahl Summierungsschaltungen (16), auftreten, wie z. B. A und R, D und O. Nach diesem Vorschlag um die logarithmischen Werte aus den Logikschaltungen (15) 55 sollen den Buchstaben solcher Paare ein gleiches Codewort zu den logarithmischen Werten der in der Lernmatrix für jede zugeordnet werden, um dann Wahrscheinlichkeitsdaten mitein-Ansicht für die jeweilige Eigenschaft in allen Zeichenklassen zubeziehen, solche Daten werden multipliziert, um anhand des registrierten Werten hinzuzuzählen, eine zweite Matrix (17) für höchsten Produktewertes das richtige Wort herauszufinden, die Speicherung der in den Summierungsschaltungen (16) für Dieses Verfahren beruht auf der Tatsache, dass nur ein recht alle Zeichenklassen gefundenen logarithmischen Werte und 60 kleiner Prozentsatz der möglichen Buchstabenkombinationen einen Maximumselektor (18) für die Bestimmung des Höchst- ein sinnvolles Wort ergibt. Für das einzelne Schriftzeichen, also wertes der Summe der Werte der Eigenschaften für alle den einzelnen Buchstaben oder die einzelne Ziffer gibt es

   Ansichten sämtlicher Zeichenklassen. jedoch keine solche Redundanz.