DE1102450B

DE1102450B - Daten verarbeitende Einrichtung

Info

Publication number: DE1102450B
Application number: DEW26447A
Authority: DE
Inventors: Louis Aaron Kamentsky
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1958-10-07
Filing date: 1959-09-25
Publication date: 1961-03-16
Also published as: GB865962A; NL134348C; NL244109A; US3106699A; FR1240169A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Daten verarbeitende Einrichtungen, insbesondere auf parallel arbeitende Datenverarbeitungssysteme zur gleichzeitigen Bearbeitung von großen Mengen von miteinander in Beziehung stehenden Eingangsinformationen.

Die bekannten Rechenanlagen undDaten verarbeitenden Anlagen arbeiten normalerweise ziffern- oder bitweise; in der einfachen Form des Serienbetriebs werden die Ziffern einer Zahl oder die Bits eines Wortes nacheinander bearbeitet. Die Weiterentwicklung führte zum Parallelbetrieb, wobei alle Ziffern oder Bits gleichzeitig bearbeitet werden. Wenn also z. B. mehrere Eingangsinformationen miteinander in Beziehung gebracht werden müssen, wird jede Information für sich bearbeitet, das Ergebnis (oder die Information selbst) gespeichert, und anschließend werden die Ergebnisse nacheinander nach bestimmten Merkmalen untersucht, wobei immer nur ein Merkmal in einem Arbeitsgang abgefragt werden kann. Es könnten also niemals mehrere Informationen gleichzeitig bearbeitet und auf gemeinsame Merkmale untersucht oder verglichen werden. Bei solchen Problemen wurde also relativ viel Zeit und meist auch ein kompliziertes Programm benötigt. Es wurden schon Probleme der in Frage stehenden Art, beispielsweise Schachaufgaben, mit den bekannten, Daten verarbeitenden Anlagen behandelt, indem die verschiedenen Möglichkeiten nacheinander durchgerechnet und anschließend die Resultate unter jeweils einem Gesichtspunkt des Programms geprüft und aussortiert wurden, bis nur noch ein Resultat und damit eine Möglichkeit übrigblieb; dazu war meist eine beträchtliche Zeit erforderlich. Andere Probleme, wie die Erkennung von Bildmustern, für deren Lösung eine Eingangsinformation im Zusammenhang mit zugehörigen anderen Eingangsinformationen betrachtet werden mußten, waren mit den üblichen Anlagen nur unter größten Schwierigkeiten zu bearbeiten. Dazu gehört beispielsweise das Lesen von Buchstaben, wobei geprüft werden muß, welche Punkte des Eingangsfeldes in einem bestimmten Zustand, etwa schwarz sind und in welcher Beziehung sie zueinander stehen. Ein weiteres Problem ist die Beseitigung von Störungen in einem Bildmuster, wobei das gestörte Eingangsbild so lange variiert wird, bis sein Aufbau als ungestört gilt, beispielsweise weil er einem bestimmten Gesetz gehorcht oder einem gespeicherten Vorbild entspricht bzw. dessen Merkmale aufweist. Solche Probleme werden in der englischsprachigen Literatur als »spatial problems« bezeichnet.

Die Erfindung will die Lösung solcher Probleme erleichtern. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einer aus Schwellwert-Transformationseinrichtungen bestehenden Anordnung jede der Daten verarbeitende Einrichtung

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt, Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 7. Oktober 1958

Louis Aaron Kamentsky, Plainfield, N. J. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Transformationseinrichtungen mit einer ihr zugeordneten Eingangseinrichtung sowie mit den Eingangseinrichtungen, die der ihr zugeordneten Eingangseinrichtung benachbart sind, verbunden ist und ferner so mit einer aus Ausgangseinrichtungen bestehenden Anordnung zusammenwirkt, daß letztere den Zustand der Transformationseinrichtungen angibt. Die Daten verarbeitende Einrichtung kann mit einem zentralen Steuerkreis versehen werden, um die Schwellwertspannungen der Transformationseinrichtungen zu verändern. Dieser Steuerkreis kann dabei Anordnungen enthalten, mit deren Hilfe an der Ausgangsanordnung entstehende Felder an die Eingangseinrichtungen übertragen und ferner andere Steuersignale an die einzelnen Transformationseinrichtungen angelegt werden können. Es ist nämlich festgestellt worden, daß die Benutzung von Schwellwerteinrichtungen in einer Feldtransformationsanordnung den erforderlichen Rechengeräteaufbau für manche Arten von Feldtransformationsproblemen stark vereinfacht. Durch Steuerkreise, welche den Schwellwert der einzelnen Transformationseinrichtungen verändern, erhält man Beweglichkeit, d. h., das Gerät kann den verschiedensten Problemen angepaßt werden. Bei einer Ausführung der Erfindung entspricht die Anordnung der Eingangseinrichtungen auf der Basis 1 : 1 der Anordnung der Transformationseinrichtungen. Jede Eingangseinrichtung ist mit ihrer entsprechenden Transformationseinrichtung und zusätzlich mit den benachbarten Transformationseinrichtungen verbunden. Dann kann z. B. durch richtige Einstellung des Schwellwertes ein isolierter weißer Punkt in seiner schwarzen Fläche im Eingangsbild-

109 530/273

muster in einem schwarzen Punkt im Ausgangsfeld umgewandelt werden, wodurch der unerwünschte weiße Punkt im schwarzen Feld beseitigt wird. Ferner können verschiedene andere Steuerungen und Einstellungen vorgesehen werden. Zum Beispiel kann die Wirkung eines Eingangssignals einer Eingangseinrichtung auf ihre entsprechende Transformationseinrichtung additiv oder subtraktiv in bezug auf die Eingangssignale benachbarter .Eingangseinrichtungen sein. Ferner können Ausgangsfelder der aus Transformationseinrichtungen bestehenden Anordnung zur weiteren Änderung zum Eingang der-Transformationsanordnung geliefert werden.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen, Daten verarbeitenden Einrichtung sind den Unter ansprächen zu entnehmen.

Nachstehend werden an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein Schema, welches ein erfindungsgemäßes Datenverarbeitungssystem zeigt, bei dem das Eingangsfeld, das Transformationsfeld und das Ausgangsfeld dargestellt werden;

Fig. 2 zeigt die Ergebnisse verschiedener Bildmustertransformationen, welche durch das vorgeschlagene Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden können;

Fig. 3 A, 3 B und 3 C bilden zusammen ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 4 zeigt eine Schemareihe, welche aufeinanderfolgende Transformationen zur Rauschherabsetzung darstellt;

Fig. 5 zeigt Eingangs-" und Transformationsbildmuster für die Einrichtung der Fig. 3 mit verschiedenen Steuereinstellungen;

Fig. 6 bis 11 zeigen verschiedene Transformations felder, die auf den angegebenen Eingangsfeldern beruhen und die verschiedene Bildbearbeitungen umfassen;

Fig. 12 zeigt ein Blockschema einer Datenverarbeitungseinrichtung, die dazu bestimmt ist, alphabetische oder numerische Zeichen oder andere Bilder mit Hilfe aufeinanderfolgender Transformationen zu erkennen;

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung, die auf einen Schwellwert anspricht und die sich zur Benutzung in Transformationsanordnungen, wie der in Fig. 3 A und 3 B dargestellten Anordnung, eignet;

Fig. 14 und 15 sind weitere schematische Darstellungen eines Schwellwertelements und seiner unmittelbar zugehörigen Schaltungen;

Fig. 16 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, welche eine Operation durchführt, die allgemein einem Abtastverfahren entspricht.

Das in Fig. 1 dargestellte Eingangsfeld 20 kann z. B. eine aus einzelnen Photozellen bestehende Anordnung enthalten. Das Transformationsfeld 22 entspricht im allgemeinen im Ausmaß dem Eingangsfeld 20. Jedoch sind in Fig. 1 nur fünf der Sch well wertelemente oder -einrichtungen in der Transformationsanordnung dargestellt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt jede der Schwellwerteinrichtungen im Transformationsfeld eine direkte Verbindung zu ihrer entsprechenden Eingangseinrichtung. Die Einrichtung 26 in der Mitte der fünf Einrichtungen des angegebenen Transformationsfeldes ist jn der Zeichnung durch eine dicke Linie mit ihrer entsprechenden Eingangseinrichtung 28 verbunden. Diese sich in den beiden Feldern entsprechenden Elemente sind beide schraffiert dargestellt. Die Schwellwerteinrichtung 26 im Transformationsfeld ist ferner so geschaltet, daß sie Signale von den vier Eingangseinrichtungen erhält, welche ihrer entsprechenden Eingangseinrichtung 28 benachbart sind. In gleicher Weise ist jede Schwellwerteinrichtung im Feld 22 so geschaltet, daß sie Signale von ihrer entsprechenden Eingangseinrichtung und den benachbarten Eingangseinrichtungen erhält.

Das Ausgangsfeld 24 enthält wenigstens eine Ausgangseinrichtung für jede Transformationseinrichtung, jedoch enthält es in der Zeichnung ebenfalls nur fünf Einrichtungen. Die Zustände der Einrichtungen im Ausgangsfeld stellen die Zustände der Schwellwerteinrichtungen im Transformationsfeld dar. Das Ausgangsfeld kann ferner einzelne Lampen und/oder einzelne Speicherelemente enthalten.

Die Schwellwerteinrichtungen im Transformationsfeld 22 können auf verschiedene Weise gesteuert werden. Eine dieser Steuerungen bestimmt den Schwellwert, bei dem die Einrichtung ihren Zustand ändern. So ist z. B. jede der Transformationseinrichtungen in der Anordnung 22 der Fig. 1 mit fünf Eingangseinrichtungen im Feld 20 verbunden. Bei einer Einstellung des Schwellwerts von zwei reicht die Erregung von zwei der fünf Eingangseinrichtungen, mit der eine Transformationseinrichtung verbunden ist, aus, um die Transformationseinrichtung zu erregen.

Ferner sind S teuer anordnungen in den Verbindungen zwischen dem Eingangsfeld und dem Transformationsfeld vorgesehen, um das von der ihr zugeordneten Eingangseinrichtung zu einer Schwellwerteinrichtung laufende Signal umzukehren oder zu unterdrücken. So kann jede der Schwell Werteinrichtungen im Transformationsfeld eine Verbindung direkt von der ihr entsprechenden Eingangseinrichtung und vier zusätzliche Verbindungen von den benachbarten Eingangseinrichtungen besitzen. Das Steuersignal kann so angelegt werden, daß das Signal von der direkt angeschlossenen Eingangseinrichtung sich zu den Signalen von den vier benachbarten Eingangseinrichtungen addiert. Bei einem anderen Steuersignal kann das Signal von der direkt angeschlossenen Eingangseinrichtung an die Transformationseinrichtung so angelegt werden, daß es von der Summe der Signale der benachbarten Eingangseinrichtungen subtrahiert wird. Außerdem kann die direkte Verbindung von sämtlichen Eingangseinrichtungen zu ihren entsprechenden Schwellwerteinrichtungen geöffnet werden. Somit kann die direkte oder »eigene« Verbindung zwischen jeder Eingangseinrichtung und ihrer entsprechenden Transformationseinrichtung entweder additiv oder subtraktiv oder offen bezüglich der Summe der Signale sein, die an eine Transformationseinrichtung von den anderen Eingangseinrichtungen geliefert werden.

Die Feldbilder der Fig. 2 umfassen ein Eingangsbild A und drei Transformationsbilder B, C und D. Es sei bemerkt, daß das Eingangsbild A Symbole enthält, welche einem »T« und einem »V« entsprechen. Bei den Einstellungen »Z« des Schwell wertes und den eigenen oder direkten Einstellungen »G« auf die Werte, die unter jedem der Transformationsbilder B, C und D in Fig. 2 angegeben sind, erhält man die angegebenen Transformationsbilder. So erhält man z. B. bei einer Einstellung der Sch well wer tsteuerung Z = 3 und bei einer offenen direkten Verbindung, die durch Einstellen von »E« auf »Aus« angegeben ist, das Bild der Fig. 2 B. Dies wird leicht verständlich, wenn man feststellt, daß die angegebenen Punkte die einzigen Punkte

in der Transformationsanordnung sind, welche drei benachbarte erregte Eingangseinrichtungen aufweisen. In dieser Beziehung sei besonders bemerkt, daß Punkte, die diagonal benachbart sind, nicht als benachbarte Zellen angesehen werden. In ähnlicher Weise zeigen die Transformationsbilder C und D Steuerungseinstellungen, welche die Bilder T und V einzeln identifizieren.

In der vorangegangenen Erläuterung der Fig. 1 und 2 wurde der allgemeine Aufbau der Datenverar- to beitungseinrichtung gemäß der Erfindung beschrieben, wobei als Beispiel eine Bildverarbeitung erläutert wurde. Es sollen nun Schaltungseinzelheiten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung betrachtet werden.

Die Schaltung der Fig. 3 A, 3 B und 3 C enthält mehrere als Beispiel gewählte Eingangseinrichtungen 31 bis 35 und eine entsprechende Gruppe von Schwellwerttransformationseinrichtungen, welche die Transistoren 36 bis 40 enthalten. So hat z. B. die Schwell-Werteinrichtung 26 der Fig. 1 ihr Gegenstück in Fig. 3 A in der Schaltung, welche den Transistor 36 und die zugehörigen Widerstände, Dioden und andere Steuer- und Eingangsverbindungen umfaßt. Der Zustand der Transformationsanordnung mit den Transistoren 36 bis 40 ist durch den Zustand der Lampen 41 bis 45 angegeben. Er steuert ferner den Zustand der bistabilen Multivibratoren 46 bis 50. Jeder Transistor und sein entsprechender Multivibrator, z. B. die Einrichtungen 36 und 46, können als Schwellwertregister betrachtet werden. Bei der Schaltung der Fig. 3 A ist angenommen, daß der Transistor 36 in der Transformationsanordnung der Eingangseinrichtung 31 entspricht. Ferner sind die vier Eingangseinrichtungen 32 bis 35 die direkten Nachbarn der Eingangseinrichtung 31. Ebenso sind die vier Transistoren 37 bis 40 die unmittelbaren Nachbarn des Transistors 36 in der Transformationsanordnung.

Die Eingangsschaltung zum Anlegen von Signalen von der Photozelle 31 an die Transformationsanordnung 36 bis 40 umfaßt den Verstärker 52, den UND-Kreis 54, den ODER-Kreis 56, das Speicherregister 58 und das Relais 60. Der UND-Kreis 62, der in eine Eingangsleitung des ODER-Kreises 56 geschaltet ist, ist vorgesehen, um Signale vom Ausgangsmultivibrator 46 an den Eingang der Transformationsanordnung zu führen. Die Erregung des Relais 60 wird durch den Multivibrator 58 gesteuert. Wenn sich der Multivibrator im Zustand »1« befindet, ist das Relais 60 erregt, und die Kontakte 64 und 66 sind geschlossen. Wenn es also erwünscht ist, den Zustand der Eingangseinrichtung 31 abzulesen, wird ein Signal P an den Betätigungseingang des UND-Kreises 54 gelegt. Dieses Signal wird seinerseits über den ODER-Kreis 56 geleitet, um den Multivibrator 58 einzustellen und das Relais 60 zu betätigen. Wenn die Kontakte 64 und 66 geschlossen sind, werden geeignete Signale über die Leiter 68 und 70 an die Transistoren 36 bis 40 der Transformationsanordnung angelegt.

Wenn von den Ausgangsregistern 46 bis 50 Signale an die Transformationsanordnung angelegt werden sollen, wird der mit »0« bezeichnete Steuerleiter am Eingang des UND-Kreises 62 erregt, wobei der Multivibrator 58 den Zustand des Multivibrators 46 annimmt. Wenn der Multivibrator 58 erregt wird, werden entsprechende Signale über die Kontakte 64 und 66 an die Transformationsanordnung angelegt. Die summierenden Widerstände 72 und die Dioden 74 zur Verhinderung von Kriechwegen sind zwischen die Eingangskontakte 64 und 66 und die Transformationsanordnung geschaltet. Die übrigen Eingangseinrichtungen 32 bis 35 besitzen ähnliche Verbindungen zu der Transformationsanordnung. In jedem Fall haben die Eingangseinrichtungen einen direkten Eingang zur entsprechenden Transformationseinrichtung und weitere Eingangsleiter zu den benachbarten Transformationseinrichtungen. Infolgedessen werden diese anderen Kreise nicht im einzelnen betrachtet.

Wie oben erwähnt wurde, entspricht der Transistor

36 in der Transformationsanordnung der Eingangseinrichtung 31 im Eingangsfeld. Ferner sind die Transistoren 37 bis 40 die benachbarten Schwellwerteinrichtungen in der Transformationsanordnung. Dementsprechend werden Eingangssignale von der Eingangseinrichtung 31 über die Kontakte 66 und die summierenden Widerstände an sämtliche Transistoren

37 bis 40 angelegt. Diese Transistoren werden von dem Sperrzustand in den gesättigten Zustand umgeschaltet, wenn die Eingangsspannung negativ wird. Die negative Zunahme der Spannung, die an jeden Transistor durch seine Reihe von Eingangswiderständen angelegt wird, muß die normale positive Vorspannung des Transistors übersteigen, um den Transistor in den gesättigten Zustand umzuschalten. Die veränderliche Vorspannung bestimmt den Schwellwert jedes Transistors, wie unten erläutert wird. Wenn ein Transistor erregt wird, kommt sein Kollektor auf Erdpotential und liefert ein Schaltsignal an den zugehörigen Ausgangsmultivibrator.

Die Addier- und Subtrahier-Steuerkreise für die direkten Verbindungen zwischen sich entsprechenden Eingangseinrichtungen und Transformationseinrichtungen werden nun etwas eingehender betrachtet. Die Steuerung der direkten Verbindungen geschieht durch die Relais 76 und 78. Wenn das Relais 76 betätigt wird, wird die Sammelleitung 80 mit demselben negativen Potential verbunden, das normalerweise an der Sammelleitung 82 liegt. Wenn jedoch das Relais 78 erregt wird, verbindet der Schalter 84 die Sammelleitung 80 mit einer positiven Potentialquelle, so daß die Signale der direkten Verbindung denjenigen entgegengesetzt sind, welche auf dem Leiter 82 an die benachbarten Schwellwerteinrichtungen geliefert werden. Wenn weder das Relais 76 noch das Relais 78 erregt ist, liefert die direkte Verbindung keine Stromzunahme. Dies entspricht dem oben für die direkte oder Eigenverbindung geschilderten Zustand »Aus« oder »Unterdrücken «.

Der Schwellwert der Transistoren 36 bis 40 wird durch die Relais 86 bis 90 geregelt. Wenn das Relais 90 erregt ist, entsprechend Z=I, betätigt irgendein einzelnes Eingangssignal eine der Transformationsschwellwerteinrichtungen. Wenn jedoch Z=2, 3 oder 4 beträgt, muß eine entsprechende Anzahl von Eingangssignalen geliefert werden, um eine gegebene Transformationseinrichtung in Tätigkeit zu setzen. Wenn aber Z auf »Aus« eingestellt ist, ist wegen der hohen vom Leiter 92 gelieferten positiven Spannung keine der Transformationseinrichtungen wirksam.

Es ist häufig erwünscht, festzustellen, ob einer und nur einer der Transistoren in der Transformationsanordnung erregt ist. Für diesen Zweck ist eine Relaisschaltung mit den Relais 94 und 96 vorgesehen. Das Relais 94 ist so eingestellt, daß es betätigt wird, wenn einer oder mehr Transistoren erregt werden. Das Relais 96 ist so eingerichtet, daß es in Tätigkeit tritt, wenn zwei oder mehr Transistoren erregt werden. Dementsprechend steht auf Ausgangsleiter 98 nur dann Erde, wenn das Relais 94 in Tätigkeit tritt und wenn das Relais 96 nicht betätigt wird. Hierdurch entsteht

das gewünschte Ausgangssignal, wenn ein und nur ein Transistor erregt wird. Zusätzliche einfache Arbeitskontakte, die zu den Relais 94 und 96 gehören, liefern Ausgangssignale, welche anzeigen, daß erstens wenigstens ein Transistor erregt ist und zweitens wenigstens zwei Transistoren erregt sind. Die Nützlichkeit der drei Ausgangsleiter wird z. B. durch eine Betrachtung der Transformationsbilder der Fig. 2 klar. Wenn es notwendig ist, festzustellen, ob ein einzelnes Eingangsbild ein »T« oder ein »V« ist, zeigt die Erregung irgendeines Ausgangsleiters unter den unterhalb des Bildes C der Fig. 2 angegebenen Bedingungen, daß das Bild ein »T« ist, weil ausschließlich dann nur ein Transistor und damit das Relais 94 allein erregt sein kann.

Ein einfacher Steuerkreis für die Anordnungen der Fig. 3 A und 3 B ist in Fig. 3 C dargestellt. Die Schaltung der Fig. 3 C umfaßt den Ringzähler 102 zur Definition aufeinanderfolgender Programmstufen, ferner eine Programmatrix 104. In der Matrix 104 entsprechen die waagerechten Leiter den aufeinanderfolgenden Programmstufen, während die senkrechten Leiter mit den Schaltelementen der Fig. 3 A und 3 B verbunden sind, welche Steuersignale erfordern.

Verbindungen zwischen den waagerechten Programmstufenleitern und den senkrechten Steuerleitern sind durch Kreuze in Fig. 3 C dargestellt. Solche Verbindungen werden normalerweise durch Dioden hergestellt, um Kriechwege zu vermeiden. Ferner sind geeignete bekannte Anordnungen vorgesehen, um eine Diode zwischen den waagerechten und senkrechten Leitern an irgendeinem Kreuzungspunkt zu überbrücken. Die Signale von den einzelnen Stufen des Ringzählers 102 können unmittelbar verwendet werden, um Steuersignale zu liefern. Wenn jedoch für große Anordnungen zusätzliche Leistung erforderlich ist, können die Signale des Ringzählers verwendet werden, um leistungsstarke Signale zu den notwendigen Steuerpunkten zu leiten.

Bevor die in der Schaltung der Fig. 3 C hergestellten speziellen Verbindungen betrachtet werden, sei die Aufmerksamkeit auf Fig. 4 gerichtet. In Fig. 4 werden Störungen durch aufeinanderfolgende Transformationen beseitigt, welche das Eingangsbild A nacheinander in das Bild 2? der Fig. 4 und dann in das Bild C ändern. In Fig. 4 werden die gleichen Steuereinstellungen, die unter den Bildern B und C angegeben sind, für beide Transformationen benutzt. Der Hinweis auf das Bild der Fig. 4 ist dazu bestimmt, eine Grundlage für das in Fig. 3 C eingestellte spezielle Programm zu liefern. Insbesondere ist das Programm der Fig. 3 C dazu bestimmt, die schematisch in Fig. 4 dargestellte Transformationsreihe zur Störbeseitigung durchzuführen.

In Fig. 3 C sind die beiden Verbindungen 106 und 108 zur ersten Stufe des Ringzählers 102 dazu bestimmt, die Eingangsmultivibratoren einschließlich des Multivibrators 58 und die Ausgangsmultivibratoren einschließlich des Kreises 46 in den Fig. 3 A und 3 B rückzustellen, indem bei R bzw. R₂ Impulse angelegt werden. In der zweiten Stufe des Ringzählers 102 fio wird der Eingang von den Photozellen durch das Signal geprüft, welches durch die mit 110 bezeichnete Verbindung geliefert wird. Die Eingangsmultivibratoren, wie der Kreis 58, nehmen dann den Zustand der zugehörigen Eingangs-Photozellen an. DieVerbindungen 112 und 114 stellen den Schwellwert auf 3 ein und liefern eine Eigenverbindung »Addieren«. Es sei bemerkt, daß dies den Steuereinstellungen in Fig. 4 entspricht, und die Erregung der Relais 76 und 88 (vgl. Fig. 3 B) zur Folge hat. Bei der dritten Stufe des Ringzählers 102 wird der Schwellwert durch die Verbindung 116 auf »Aus« eingestellt. Unter diesen Umständen wird das Relais 86 (vgl. Fig. 3 B) betätigt. Ferner sei bemerkt, daß die Eigenverbindung für die restlichen Stufen des Programms im Zustand »Addieren« bleibt. Bei der vierten Stufe des Ringzählers 102 werden die Eingangsmultivibratoren einschließlich des Kreises 58 der Fig. 3 A rückgestellt. Durch die Verbindung 118 zur Stufe 5 des Ringzählers werden die Signale von der aus den Ausgangsmultivibratoren einschließlich des Kreises 46 bestehenden Anordnung mit der aus den Eingangsmultivibratoren einschließlich des Kreises 58 bestehenden Anordnung verbunden. Hierzu sei bemerkt, daß die ersten beiden senkrechten Leiter in Fig. 3 C die Signale »P« und »O« für die UND-Kreise 54 und 62 (vgl. Fig. 3 A und 3 B) liefern. Ferner sind Verbindungen mit der Stufe 5 vorhanden, welche zur Beibehaltung der Schwellwerteinstellung auf »Aus« und der Eigenverbindung im Zustand »Addieren« notwendig sind. Da nunmehr das Ausgangsfeld in der Eingangsmultivibratoranordnung registriert ist, liefert die Stufe 6 ein Signal R₂ über die Verbindung 120, um die Ausgangsmultivibratoren 46 bis 50 rückzustellen. Bei der Stufe 7 wird der Schwellwert durch die Verbindung 122 auf 3 herabgesetzt, um das Programm zur Herabsetzung des Rauschens zu beenden.

In Fig. 3 C wurde ein Programm mit Hilfe aufeinanderfolgender Verbindungen in der Programmatrix 104 durchgeführt. Selbstverständlich können auch andere Programme, welche aufeinanderfolgende Transformationen und Änderungen des Schwellwertes und der Eigenverbindungen umfassen, durchgeführt werden, indem die Kreuzpunktverbindungen in der Programmatrix geändert werden.

In der vorangegangenen Schilderung wurden zwei spezielle Beispiele für die Transformation von einem gegebenen Eingangsbild zu einem Ausgangsbild gegeben. Im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 2 wurden gewisse Operationen zur Erkennung von Bildern offenbart. In Fig. 4 wurden aufeinanderfolgende Transformationen zur Störbeseitigung betrachtet. Für die Zwecke der Fig. 2 und 4 wurden außerdem gewisse Einstellungen des Sch well werts und der direkten oder Eigenverbindung betrachtet. In der nachfolgenden Schilderung der Fig. 5 sollen sämtliche verschiedenen Einstellungen des Schwellwertes und der direkten Verbindung betrachtet werden, die bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 A, 3 B und 3 C verfügbar sind.

In Fig. 5 sind die Eingangsbilder in der ersten linken Reihe der aus vier Bildern bestehenden Spalte dargestellt. Die von jedem Eingangsbild abgeleiteten Ausgangsbilder sind in den zwölf Feldern dargestellt, welche in der zweiten, dritten und vierten Spalte gezeichnet sind. In der oberen Felderreihe ist der Schwellwert oder die Z-Steuerung auf 1 eingestellt. In den nachfolgenden weiteren Reihen ist der Schwellwert bis zu 4 in der letzten Reihe vergrößert. Die drei Ausgangstransformationsbilder stellen für jeden Schwellwert verschiedene direkte oder Eigenverbindungen dar. So ist der in der zweiten Spalte, welche die erste Spalte der Transformationsbilder ist, die Eigenverbindung auf die Steuerung »Addieren« eingestellt. In der zweiten und dritten Spalte der Transformationsbilder ist die Eigensteuerung auf »Aus« und »Subtrahieren« eingestellt.

Bei Betrachtung der in Fig. 5 dargestellten Bilder, sei ins Gedächnis zurückgerufen, daß jedes Schwellwert-Element im Transformationsfeld mit fünf EIe-

meiiten im Eingangsfeld, verbunden ist. Dementsprechend ist bei niedrigen Einstellungen des Schwellwertes und bei der direkten Verbindung in der Stellung »Addieren« zu erwarten, daß die Transformationsbilder mehr Punkte als die ursprünglichen Eingangsbilder enthalten. Aus den gleichen Gründen ist zu erwarten, daß bei höheren Schwellwerten und bei Einstellung der direkten oder Eigenverbindung auf »Subtrahieren« weniger Punkte im Ausgangsfeld als im ursprünglichen Eingangsfeld erscheinen. Eine Prüfung der Bilder der Fig. 5 zeigt, daß diese allgemeine Tendenz tatsächlich auftritt.

In den Fig. 6 bis 11 werden verschiedene spezielle Operationen zur Durchführung von Bildverarbeitungen betrachtet. In Fig. 6 zeigt das Ausgangsbild bei einer Einstellung des Schwellwertes auf einen verhältnismäßig hohen Wert eine Herabsetzung der Breite im Vergleich zum ursprünglichen Eingangsbild. In Fig. 7 findet bei einer Einstellung des Schwellwertes auf 2 und der Eigenverbindung auf den Zustand »Addieren« eine Auffüllung des Bildes statt. Fig. 8 zeigt eine einfache Operation zum Auffinden der Ecken.

Das Bild A in Fig. 9 ist identisch mit dem Eingangsbild der Fig. 2. In den Bildern B, C, D und E sind verschiedene Ausgangsbilder bei verschiedenen Steuereinstellungen dargestellt. Diese Steuereinstellungen stellen Stufen bei der Bestimmung der geeigneten Bildverarbeitungsoperationen zur Identifizierung bestimmter Buchstaben oder Bilder dar.

In Fig. 10 wird gezeigt, daß ein weißes Ausgangsfeld aus dem Eingangsbild A entsteht, wenn die Einstellungen des Schwellwertes auf 2 und der direkten Verbindung auf »Sperren« oder »Subtrahieren« stattgefunden hat. In Fig. 11 erhält man dasselbe Ausgangsbild mit irgendeiner Einstellung der direkten oder Eigenverbindung, wenn der Schwellwert gleich 2 ist. Bei Betrachtung der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Transformationen wird klar, daß senkrechte und waagerechte Linien von diagonalen Linien unterschieden werden können, wobei bemerkt sei, daß in beiden Fällen ein Schwellwert von 2 benutzt wird. Somit wird keins der beiden Ausgangsrelais 94 und 96 der Fig. 3 B durch das Bild B der Fig. 10 erregt, während beide Relais durch das Bild B der Fig. 11 erregt werden.

Das Blockschema der Fig. 12 zeigt in allgemeiner Weise die Anwendbarkeit des Erfindungsprinzips auf das Problem der Erkennung von Bildern. In Fig. 12 wird das Eingangsbild durch den Abtaster 132 zum Speicherkreis 130 geliefert. Der Bildtransformationskreis 134 erzeugt aus dem Eingangsbild ein Ausgangsbild, das im Kreis 136 gespeichert werden kann. Der periodische Durchlaß 138 steuert die Zuführung von Feldern des Ausgangsbildspeichers 136 zum Eingangsbildspeicher 130. Nach einer Reihe von aufeinanderfolgenden Transformationen kann der Ausgangsbildspeicher 136 durch den Ausgangsprüfkreis 139 geprüft werden, wobei ein Signal, das die Merkmale des Eingangsbildes anzeigt, zum Merkmalspeicherkreis 140 geliefert wird. Die vom Kreis 140 angegebenen aufeinanderfolgenden Merkmale werden transformiert, um z. B. die Ausgangszahlen oder Buchstaben anzugeben, welche vom Abtaster 132 geliefert wurden. Der Ausgangstransformationskreis 142 führt diese letzte Funktion durch.

Bei der Schaltung der Fig. 12 steuert der Muttersteuerkreis 144 den Übergang von Signalen von einem Kreis zum nächsten und schreibt die Art der erforderlichen Transformation nach jedem Ausgangssignal zum Merkmalspeicher 140 vor. Es sei bemerkt, daß die Schaltung der Fig. 12 in Wahrheit eine erweiterte Abwandlung der Schaltung der Fig. 3 A, 3 B und 3 C ist. Grundsätzlich sind der Merkmalspeicher 140 und der Transformationskreis 142 hinzugefügt. Ferner erfordert die Schaltung der Fig. 12 einen komplizierteren Steuerkreis als der in Fig. 3 B angegebene Kreis. Ein solcher komplizierterer Steuerkreis ist notwendig, um nach der vorläufigen Erkennung der Zeichen oder der Bildmerkmale alternative Programme auszuwählen.

Fig. 13 ist eine vereinfachte Darstellung eines allgemein mit Nj bezeichneten Schwellwertelements. Wie bei der Schaltung der Fig. 3 A gezeigt wurde, kann das Schwellwertelement ein Transistor sein, der eine Anzahl von Eingangssignalen erhalt, welche summiert werden, um ein anstoßendes Schwellwertpotential zu liefern. In Fig. 13 ist die Schwellwertsteuerung mit Z bezeichnet, während die Eingangsleiter mit X₁J, X₂₁... X_nj bezeichnet sind.

In Fig. 14 ist das Schwellwertelement Nj der Fig. 13 mit zusätzlichen Steuer- und Ausgangskreisen versehen. So ist z. B. jeder Eingangsleiter des Schwellwertelements 148 mit einem Durchlaß versehen. In Fig. 14 sind diese Durchlässe mit 150, 152 und 154 bezeichnet. Einer der Eingänge zum Durchlaß 150 ist die additive oder subtraktive Steuerung. Diese Leiter sind in Fig. 14 mit A₁, A₂.. .A_n bezeichnet. Die Leiter vom Eingangsfeld sind mit B₁₁, B_ti... B_nj bezeichnet, sie steuern die Durchlässe. Das Signal der Schwellwerteinrichtung 148 wird im Ausgangsregister 156 gespeichert. In Fig. 14 ist wie in Fig. 13 der Sch well wertsteuerleiter mit Z bezeichnet.

In Fig. 15 stellt das mit Dj bezeichnete Kästchen 158 das Schwellwertelement 148 selbst dar, ferner die Eingangsdurchlässe 150, 152 und 154 sowie das Ausgangsregister 156 der Fig. 14. Wenn also das Schwellwertelement, das im Teil 158 der Fig. 15 enthalten ist, den zu seiner Betätigung erforderlichen Schwellwert erreicht, bleibt das Ausgangssignal Cj bestehen, bis ein Rückstellsignal R an das Teil 158 angelegt wird.

Fig. 16 stellt eine andere Anordnung von Verbindungen zwischen einem Eingangsfeld 160 und einem Transformationsfeld dar, das eine Anzahl von Schwellwerteinrichtungen, z. B. 162, enthält. In dem in Fig. 16 dargestellten Verbindungsbild stellt die Einrichtung 162 eine Transformationseinrichtung dar, welche der Eingangseinrichtung 164 im Eingangsfeld 160 entspricht. Die Einrichtung 162 besitzt eine direkte Verbindung zur Eingangseinrichtung 164. Zusätzlich ist sie mit allen Einrichtungen im Eingangsfeld verbunden, welche auf der gleichen waagerechten Linie mit der Eingangseinrichtung 164, liegen ferner mit allen Einrichtungen, welche auf der gleichen senkrechten Linie liegen. Mit dieser Art von Netzwerkverbindungen mit jeder der Schwell Werteinrichtungen in der Transformationsanordnung können Bildverarbeitungsoperationen durchgeführt werden, welche allgemeinen Abtastablenkvorgängen entsprechen. Es ist daher ersichtlich, daß eine Datenverarbeitungseinrichtung mit Verbindungen, wie sie in Fig. 16 dargestellt sind, Möglichkeiten aufweist, die bei den einfacheren Verbindungen nicht vorhanden sind, welche z. B. in der Schaltung der Fig. 3 A und 3 B dargestellt sind. Es sei ferner bemerkt, daß bei Anordnungen mit einem polaren Koordinatenplan radiale und zirkuläre Verbindungen vorgesehen werden können.

Es sind auch andere Änderungen bei dem Verbindungs- und Steuerbild möglich, das in Fig. 1 dargestellt und an Hand der Fig. 3 A, 3 B und 3 C eingehend beschrieben ist. Zum Beispiel kann jede Einrichtung

109 530/273

in der Transformationsanordnung mit acht oder mehr engeren »Nachbarn« an Stelle von nur vier »Nachbarn« verbunden sein. Ferner kann die Wertung der Ziffernsignale von benachbarten Eingangsquellen in der gleichen Weise oder in größerem Maßstab verändert werden, als es oben für die direkten Verbindungen geschildert wurde.

Claims

Patentansprüche: IO

1. Daten verarbeitende Einrichtung mit einer aus Eingangseinrichtungen bestehenden Anordnung und einer aus Ausgangseinrichtungen bestehenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus Schwellwert-Transformationseinrichtungen bestehenden Anordnung jede der Transformationseinrichtungen mit einer ihr zugeordneten Eingangseinrichtung sowie mit den Eingangseinrichtungen, die der ihr zugeordneten Eingangseinrichtung benachbart sind, verbunden ist und ferner so so mit der aus Ausgangseinrichtungen bestehenden Anordnung zusammenwirkt, daß letzterer den Zustand der Transformationseinrichtungen angibt.

2. Daten verarbeitende Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß · die Ausgangseinrichtungen den Zustand der Transformationseinrichtungen speichern und daß Mittel vorgesehen sind, welche das in der Ausgangsanordnung gespeicherte Feldbild den Eingängen der Transformationseinrichtungen zuführen.

3. Daten verarbeitende Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Schwellwertspannung sämtlicher Transformationseinrichtungen zu ändern und um Steuersignale an sämtliche Transformationseinrichtungen anzulegen.

4. Daten verarbeitende Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die jede Eingangseinrichtung selektiv mit ihrer entsprechenden Transformationseinrichtung verbinden, um den von anderen Eingangseinrichtungen an die besondere Transformationseinrichtung angelegten Signalen entgegenzuwirken.

5. Daten verarbeitende Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um jede Eingangseinrichtung mit ihrer entsprechenden Transformationseinrichtung selektiv zu verbinden, um an diese Signale anzulegen, welche in bezug auf die Signale, die von anderen Eingangseinrichtungen an die besondere Transformationseinrichtung geliefert werden, additiv oder subtraktiv sind.

6. Daten verarbeitende Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Verbindung zwischen jeder Eingangsquelle und ihrer entsprechenden Transformationseinrichtung außer Tätigkeit zu setzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen