DE1281726B - Verfahren und Einrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G06k

Deutsche KL: 42 m6 - 9/12

Nummer: 1281726

Aktenzeichen: P 12 81 726.4-53 (R 39492)

Anmeldetag: 18. Dezember 1964

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung mit spaltenweiser Abtastung, bei welchen Druckzeichen durch Bestimmung der Lage und der Länge von vertikalen Zeichenstrichen identifiziert werden.

Bei einer bekannten Einrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung werden die auf ein Dokument aufgedruckten Zeichen optisch-elektronisch abgetastet und auf Grund von beim Abtasten ermittelter Merkmale identifiziert. Ein wesentlicher Teil der für die Identifizierung herangezogenen Merkmale besteht dabei aus der Lage und der Länge von vertikalen Zeichenstrichen.

Die obenerwähnten bekannten Einrichtungen zur maschinellen Zeichenerkennung erlauben jedoch nur die Erkennung gedruckter Zeichen oder Markierungen.

Es ist ferner eine Einrichtung zum maschinellen Erkennen von handschriftlichen Zeichen (Ziffern und Buchstaben) bekannt. Diese bekannte Einrichtung vermag jedoch nur Zeichen zu erkennen, die gleiche Höhe und eine bestimmte Lage und Form bezüglich eines vorgegebenen Zeichenfeldrasters haben.

Die Anwendbarkeit von Einrichtungen zur maschinellen Zeichenerkennung läßt sich erheblich vergrößern, wenn die Einrichtung außer dem üblichen Kollektiv von Druckzeichen auch noch zusätzlich eine bestimmte Markierung z. B. als Trennzeichen oder Steuerzeichen maschinell zu erkennen vermag.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur maschinellen Zeichenerkennung anzugeben, die nicht nur die Erkennung gedruckter Zeichen, sondern auch einer bestimmten zusätzlichen, handschriftlich eintragbaren Markierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur maschinellen Zeichenerkennung mit spaltenweiser Abtastung, bei welchen Druckzeichen durch Bestimmung der Lage und der Länge von vertikalen Zeichenstrichen identifiziert werden, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß neben einem Kollektiv von Druckzeichen wenigstens annähernd gleicher Höhe eine Markierung in Gestalt eines senkrechten Striches, dessen Länge die Höhe der Zeichen des Kollektivs überragt und der auch leichte Krümmungen aufweisen und somit handschriftlich geschrieben werden kann, erkannt wird, indem festgestellt wird, ob die Dauer eines durch Oder-Verknüpfung der Abtastsignale mehrerer nebeneinanderliegender Abtastspalten gewonnenen Signals einen Wert überschreitet, der größer ist, als es der Dauer der bei der Abtastung

Verfahren und Einrichtung zur maschinellen
Zeichenerkennung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

John Prickett Beltz, Willingbovo, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Dezember 1963
(332816)

as von vertikalen Zeichenstrichen der Druckzeichen gewonnenen Vertikalstrichsignale entspricht.

Gemäß einer Weiterbildung dieses Verfahrens wird bei Erkennung der Markierung ein Steuersignal erzeugt, das dazu dient, die beim spaltenweisen Abtasten der Druckzeichen gewonnene Information in vorgegebener Weise zu ändern.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung enthält vorzugsweise Schieberegister, in denen die bei den vertikalen Abtastungen der Zeichen gewonnenen Schwarzwertsignale gespeichert werden, eine Schaltungsanordnung zur Zentrierung der Schwarzwertsignale in den Schieberegistern, eine Schaltung, die das Vorhandensein einer langen vertikalen Markierung feststellt, wenn keine Zentrierung der gespeicherten Merkmale in den Schieberegistern erfolgen kann, weil die Zahl der Registerstellen, in denen Schwarzwerte gespeichert sind, einen bestimmten Wert überschreitet, und eine Schaltung, die beim Auftreten einer langen vertikalen Markierung eine erhöhte Zahl von vertikalen Abtastungen der Markierung bewirkt, so daß auch die Länge von leicht gekrümmten Markierungen ausreichend erfaßt wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

809 629/1383

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Fig. 2 eine graphische Darstellung der Abtastung raster 25 ergibt. Bei einer solchen mit vertikalen einer handschriftlichen Markierung und eines ge- Spalten arbeitenden Abtastung wird die Erkennung

druckten Zeichens, eines Zeichens an Hand der auftretenden Vertikal-

Fi g. 3 ein Schaltbild einer Stufe der Einrichtung striche im Gegensatz zu den Horizontalstrichen begemäß Fig. 1, 5 vorzugt. Diese Bevorzugung ist erwünscht, da

F i g. 4 ein Dokument, das sowohl gedruckte Zei- Schnelldrucker von Datenverarbeitungsanlagen dazu chen als auch eine handschriftliche Markierung ent- neigen, die oberen und/oder unteren Horizontalhält und zur Erläuterung der Erfindung dient. striche eines Zeichens auszulassen.

Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfin- Der Abtastzyklus der Abtasteinrichtung 16 umdung in Form eines Blockschaltbildes dargestellte io faßt eine relativ langsame Vertikalablenkung, die an Zeichenerkennungseinrichtung kann eine Abtast- einem Ausgangspunkt 26 oberhalb des abgetasteten anordnung 9 enthalten, wie sie an anderer Stelle vor- Zeichens beginnt und an einem Endpunkt 28 untergeschlagen ist, und eine Zeichenidentifizierungs- halb des Zeichens endet. Auf diese Vertikalablenanordnung 19, die ebenfalls in an anderer Stelle vor- kung folgt ein rascher Rücklauf zum Ausgangspunkt geschlagener Weise aufgebaut sein kann. Im folgen- 15 26. Die Aufnahmeeinrichtung 16 wird während des den werden die Abtastanordnung 9 und die Identifi- Rücklaufes durch periodisch auftretende Austastzierungsanordnung 19 nur so weit beschrieben, wie impulse ausgetastet, so daß während des Rücklaufes es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung keine Zeichenbildsignale erzeugt werden, erforderlich ist. Bei einer Ausführungsform einer Zeichenerken-

Die Zeichenerkennungseinrichtung enthält einen ao nungseinrichtung, die für Zeichen ausgelegt war, die nur schematisch dargestellten Transportmechanismus durch ein von einer Datenverarbeitungsanlage ge-10 für Dokumente 12, auf die Zeichen 14 aufge- steuertes Matrixdruckwerk mit siebenmal fünf Madruckt sind. Der Transportmechanismus fördert das trixtypen gedruckt sind, haben die gedruckten Zei-Dokument 12 mit wenigstens annähernd konstanter chen eine Höhe von etwa 2,5 mm und eine Breite von Geschwindigkeit, z. B. 380 cm/sec, in Pfeilrichtung 35 etwa 1,8 mm. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit an einer elektrooptischen Aufnahmeeinrichtung 16 des Transportmechanismus 10 380 cm/sec beträgt, vorbei, die so angeordnet ist, daß die Zeichen 14 auf benötigt ein Zeichen zum Vorbeilaufen am Abtastsie abgebildet und nacheinander abgetastet werden. punkt 466,7 μβ. Ein fehlerloses Zeichen eines solchen Die von der Aufnahmeeinrichtung 16 erzeugten Typensatzes kann auf Grund der während zehn AbVideosignale enthalten Merkmalsignale, die immer 30 tastungen des Zeichens erzeugten Merkmalsignalen dann entstehen, wenn der Abtaststrahl der Auf- identifiziert werden. Die einzelnen Abtastungen daunahmeeinrichtung 16 die Begrenzung eines Zeichens ern dementsprechend 46,67 μβ. Jede Abtastung ist in 14 überläuft. Die in der Aufnahmeeinrichtung 16 er- 42 gleiche Zeitabschnitte unterteilt, die jeweils etwa zeugten Videosignale werden einem Videoverarbei- 1,1 μβ dauern. Von diesen 42 Zeitabschnitten bilden tungs- und Normierungskreis 18 zugeführt, der aus 35 34 den aktiven oder Abtastteil des Abtastzyklus, den Videosignalen Impulse mit steilen Vorder- und während dessen Merkmalsignale erzeugt werden, und Rückflanken und gleicher Amplitude erzeugt. Die acht den Rücklaufteil des Zyklus, in dem keine quantisierten Videosignale, die in der Amplitude di- Merkmalsignale entstehen. Das in Fig. 2 dargestellte gitalisiert sind, werden dann einer Zeichenidentifizie- Abtastraster 25 ist dementsprechend der Höhe nach rungsanordnung 19 zugeführt, die die Signale als spe- 40 in 34 Elemente unterteilt, die dem Abtastteil des Abzielles Zeichen identifiziert und eine binär codierte tastzyklus entsprechen. Das Zeichen 2 ist außerdem Darstellung des Zeichens liefert. zehn Elemente breit dargestellt, da für eine vollstän-

Fig. 2 zeigt am Beispiel der Ziffer 2, wie die ein- dige Abtastung eines Zeichens zehn Abtastungen erzelnen Zeichen abgetastet werden. In Fig. 2 ist forderlich sind. Das Zeichen 2 ist 14 Elemente hoch, außerdem eine handschriftliche Markierung, näm- 45 und die Abtastlänge ist daher praktisch um den Faklich ein langer Vertikalstrich 20, dargestellt, auf des- tor 2,5 überdimensioniert. In der folgenden Beschreisen Abtastung jedoch erst später eingegangen wird. bung werden die Elemente 22 sowohl als Zeitmaß als Die das Zeichen 2 umgebende Fläche ist ebenso wie auch als Längen- und Höhenmaß verwendet. Es wird das Zeichen selbst in eine Anzahl quadratischer Be- außerdem davon gesprochen, daß die Videosignale reiche oder Bildelemente 22 unterteilt. Die Fläche 5° »schwarze« Elemente enthalten, wenn der Abtastdef einzelnen Elemente 22 ist etwa gleich oder grö- strahl den Bereich innerhalb der Begrenzung eines ßer als das Auflösungsvermögen des Abtaststrahles Zeichens überläuft, während von »weißen« Elemender Aufnahmeeinrichtung 16. Der Abtaststrahl der ten gesprochen wird, wenn das Zeichen nicht erfaßt Aufnahmeeinrichtung 16 kann beispielsweise einer ist. Die Bezeichnungen schwarz bzw. weiß entspre-Fläche von 0,18 mm Durchmesser auf dem Bild- 55 chen der schwarzen bzw. dunkleren Druckfarbe der schirm der Aufnahmeröhre entsprechen. Zeichen 14 bzw. dem weißen oder helleren Unter-Beim Abtasten eines Zeichens wird der Abtast- grand des Aufzeichnungsträgers des Dokuments 12. strahl der Aufnahmeeinrichtung 16 periodisch in Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Synchronisierkreis und Vertikalrichtung abgelenkt, so daß das Zeichen von Impulsgenerator 102 sowohl mit der Abtastanordoben nach unten abgetastet wird, während das Doku- 60 nung 9 als auch der Zeichenidentifizierungsanordment 12 gleichzeitig durch den Transportmechanis- nung 19 gekoppelt. Der Generator 102 liefert die mus 10 von links nach rechts bewegt wird. In der Taktimpulse, die zur Synchronisierung der Abtastung Praxis werden die einzelnen Zeichen des Dokuments eines Zeichens mit dem Fluß der bei der Abtastung 12 also nacheinander orthogonal durch eine Anzahl erzeugten Merkmalinformationssignale durch die von Abtastspalten 23 abgetastet, die jeweils einer 65 Zeichenidentifizierungsanordnung 19 dienen. Der Gesenkrechten Folge von Elementen 22 entsprechen. nerator 102 enthält einen 900-kHz-Taktoszillator, Die Abtastspalten 23 beginnen rechts und enden links der mit einem nicht dargestellten siebenstufigen Ringvom dargestellten Zeichen 2, so daß sich ein Abtast- zähler gekoppelt ist. Dieser Ringzähler ist seinerseits

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mit einem ebenfalls nicht dargestellten Ringzähler ge- Schieberegister 136 zugeführt. Die Vertikalstrichen koppelt. Der Generator 112 liefert dementsprechend entsprechenden Merkmalsignale, die beim Abtasten 42 Taktimpulse X mit einer Dauer von 1,1 μβ. Es sei der Mittelzone 2 oder der linken Zone 3 eines Zeierwähnt, daß die Elemente 22 hinsichtlich ihrer chens entstehen, werden durch den Schieberegister-Dauer mit den Taktimpulsen zusammenfallen. Die 5 steuerkreis 140 über eine Leitung 502 dem Schiebe-Taktimpulse bilden also die Grundlage für die Unter- register 138 zugeführt. Man kann zur Speicherung teilung des Abtastrasters 25 in die einzelnen EIe- der Merkmalsignale aus den Zonen 2 und 3 eines mente 22. Zeichens ein einziges Schieberegister, nämlich das

Die quantisierten Videosignale vom Abtastsystem 9 Register 138 verwenden, wenn man den verwendeten

werden einem Impulsbreitendiskriminator 120 in der io Typensatz so entwirft, daß kein Zeichen gleichzeitig

Zeichenidentifizierungsanordnung 19 zugeführt. Der mittlere und linke Vertikalstriche enthält. Bei Typen

Impulsbreitendiskriminator 120 sperrt alle Impulse, dieser Art enthält die Identifizierungsanordnung 19

deren Dauer unterhalb einer bestimmten Mindest- also nur zwei Schieberegister.

breite, z. B. 750 ns, liegt, um Störsignale auszuschal- Der Fluß der Strichmerkmalsignale durch den

ten. Außerdem verbreitert der Diskriminator 120 alle 15 Schieberegistersteuerkreis 140 wird durch einen Zo-

Impulse, die durchgelassen werden, so daß jeder Im- nenkreis 270 gesteuert. Der Zonenkreis 270 erzeugt

puls mindestens 1,1 μβ lang ist. Die Impulsbreite von einen der Zone 1 entsprechenden Signalpegel, wenn

1,1 μβ entspricht einem Element 22 des in F i g. 2 der rechte Teil eines Zeichens abgetastet wird, einen

dargestellten Abtastrasters 25. der Zone 2 entsprechenden Signalpegel, wenn der

Die Impulse vom Diskriminator 120 werden einem 20 mittlere Teil eines Zeichen abgetastet wird, und einen Hilfsspeicherschieberegister 130 zur vorübergehenden der Zone 3 entsprechenden Signalpegel, wenn der Speicherung zugeführt. Das Schieberegister 130 kann linke Teil eines Zeichens abgetastet wird. Außerdem beispielsweise vier Stufen enthalten, in die die Video- erzeugt der Zonenkreis 270 am Ende der Zonen 1 signale nacheinander durch einen Taktimpulszug und 2 jeweils einen Übergangsimpuls. Bei Zeichen, vom Impulsgenerator 102 eingeschoben werden. Die 25 die nur linke und rechte Vertikalstriche enthalten, Taktimpulse treten mit der Taktfrequenz von 900 kHz wird der Zonenimpuls am Ende der Zone 1 norauf, und das Schieberegister 130 setzt also die hin- malerweise erzeugt, wenn der Übergang vom Absichtlich der Amplitude quantisierten Videosignale in tasten eines Vertikalstriches festgestellt wird, während zeitlich quantisierte Signale um. der Zonenimpuls am Ende der Zone 2 normaler-

Die anfänglich im Schieberegister 130 gespeicher- 30 weise erzeugt wird, wenn der Übergang zum Abtasten ten Signale werden über einen Schieberegistersteuer- eines Vertikalstriches wahrgenommen wird,
kreis 140 zwei Schieberegistern 136, 138 zugeführt Mit dem Hilfsspeicherschieberegister 130 ist ein und in diesen gespeichert. Die Merkmalsignale wer- Vertikalstrichdetektorkreis 180 gekoppelt, der anden in die Schieberegister 136, 138 durch Ver- spricht, wenn in einem Zeichen ein Vertikalstrich abschiebeimpulse V eingespeichert, die von einem Ver- 35 getastet wird. Der Vertikalstrichdetektor 180 nimmt schiebeimpulssteuerkreis 300 stammen. Der Ver- ein mittellanges Vertikalstrichsignal wahr, wenn die schiebeimpulssteuerkreis 300 wird seinerseits durch Merkmalsignale fünf aufeinanderfolgende Schwarzdie 900-kHz-Taktimpulse vom Impulsgenerator 102 elemente enthalten, und erzeugt dann einen mittelgesteuert. Die Schieberegister 136, 138 können bei- langen Vertikalstrichen entsprechenden Signalpegel spielsweise jeweils 21 in Reihe geschaltete Schiebe- 40 MVS. Außerdem liefert der Vertikalstrichdetektor registerstufen enthalten, von denen die letzte jeweils 180 ein einem langen Strich entsprechendes Signal über ein Oder-Gatter 137 bzw. 139 mit der jeweils LVS, wenn die Merkmalsignale mindestens zehn aufersten Stufe gekoppelt ist. Die 21 Stufen der Register einanderiolgende Schwarzelemente enthalten,
entsprechen genau der halben Anzahl der Takt- Mit dem Vertikalstrichdetektor 180 ist ein Strichimpulse einer vollständigen Vertikalabtastung ein- 45 zähler 254 gekoppelt, der zählt, wie oft in einer beschließlich des Abtast- und Rücklaufintervalls. Wäh- stimmten Zone eines Zeichens Vertikalstriche wahrrend einer vollständigen Vertikalabtastung eines Zei- genommen worden sind. Der Strichzähler 254 wird chens werden die Informationssignale daher zweimal durch den Zonenkreis 270 abgetastet und zurückgeserienmäßig durch die Register geschoben. Die bei- stellt. Der Strichzähler 254 ist mit dem Schiebeden Schieberegister 136, 138 stellen in der Zeichen- 50 registersteuerkreis 140 gekoppelt und läßt nur zwei identifizierungsanordnung 19 die Hauptspeicherein- Abtastungen eines Vertikalstriches in der Zone 1 richtungen für die Hauptmerkmalsignale dar. Die oder der Zone 3 in die Schieberegister 136 bzw. 138 Hauptmerkmale eines Zeichens, die für die Unter- fließen. Hierdurch wird verhindert, daß beim Abscheidung der verschiedenen Zeichen herangezogen tasten eines Vertikalstriches durch Untergrundstöwerden, sind die Vertikalstriche, die in den meisten 55 rungen infolge verschmierter Stellen des Dokuments Zeichen auftreten, wie z. B. der obere rechte und un- usw. oder durch ein schrägliegendes Dokument mehr tere linke mittellange Vertikalstrich in dem in Fig.2 Schwarzelemente in die Schieberegister 136,138 eindargestellten Zeichen 2. Andere Zeichen können geführt werden, als im Verlauf des Vertikalstriches einen langen Vertikalstrich enthalten, so enthält bei- selbst auftreten.

spielsweise das Zeichen 9 einen langen rechten Ver- 60 Mit dem Hilfsspeicherschieberegister 130 ist ein

tikalstrich. Die Merkmalsignale, die langen und mit- Abtastzähler 170 gekoppelt, der die Anzahl der Ab-

tellangen Vertikalstrichen entsprechen, werden beide tastungen in den einzelnen Zonen des Zeichens zählt,

im Verlauf einer vollständigen Abtastung des Zei- Der Abtastzähler 170 beginnt in der Zone 1 eines

chens in den Schieberegistern 136, 138 gespeichert. Zeichens zu zählen und wird beim Übergang von

Die Vertikalstrichen entsprechenden Merkmal- 65 einer Zone auf eine andere durch den Zonenkreis

signale, die beim Abtasten des rechten Teiles (Zone 1) 270 zurückgestellt.

eines Zeichens entstehen, werden durch den Schiebe- Am Ende der Abtastung eines Zeichens spricht ein

registersteuerkreis 140 über eine Leitung 500 dem Zeichenendimpulskreis 320 auf das Fehlen von

Schwarzelementen im Hilfsspeicherschieberegister 130 an und erzeugt einen Zeichenendimpuls. Der Zeichenendimpuls wird einem Identifizierungstaktkreis 310 zugeführt, der einen Identifizierungssignalpegel REC liefert, welcher den Identifizierungszyklus einleitet, währenddessen das abgetastete Zeichen identifiziert wird. Vorher liefert der Identifizierungstaktkreis 310 während des aktiven Abtastens eines Zeichens einen Signalpegel REC. Das Signal REC er-

impulse. Das Und-Gatter 304 liefert Verschiebeimpulse, bis die Strichmerkmalsignale im ersten und zweiten Schieberegister 136 bzw. 138 richtig eingestellt sind.

Die in den Registern 136, 138 gespeicherten Vertikalstrichsignale können, je nachdem, wie das abgetastete Zeichen im Abtastraster 25 (Fig. 2) liegt, eine ganz beliebige Lage haben. Für die Unterschei-

Identifizierungstaktkreis 310 erzeugt wird, wenn der Identifizierungssignalpegel REC auftritt. Das Setzen des Flipflops 415 sperrt das Ausgangs-Und-Gatter 429 und verhindert, daß der Lageflipflop 430 ge-5 setzt wird, bis die Merkmalsignale in ihre richtige Lage eingestellt worden sind.

Die ersten beiden Verschiebeimpulse, die durch das Und-Gatter 304 erzeugt werden, bringen die Merkmalsignale in die in den Spalten 2 und 3 der

zeugt zusammen mit dem Taktimpulszug vom Im- io F i g. 3 dargestellten Plätze. Wenn die Merkmalsignale pulsgenerator 102 im Und-Gatter 302 des Ver- die in Spalte 3 dargestellte Lage einnehmen, lassen schiebeimpulssteuerkreises 300 Verschiebeimpulse für die in den fünfzehnten Stufen beider Schieberegister die verschiedenen Register der Identifizierungsanord- gespeicherten Schwarzelemente das Oder-Gatter 412 nung 19. Wenn der Identifizierungssignalpegel REC ansprechen, das einerseits das Und-Gatter 420 anerzeugt wird, sperrt das Und-Gatter 302, dafür wird 15 sprechen läßt. Das Und-Gatter 420 setzt dabei den das Und-Gatter 304 erregt und liefert die Verschiebe- Flipflop 415 zurück und zeigt an, daß das obere Ende

der Zeichenmerkmalsignale lokalisiert worden ist. Dem Ausgangs-Und-Gatter 429 wird ein Vorbereitungssignal zugeführt. Der nächste Verschiebeimpuls, 20 der durch den Verschiebeimpulssteuerkreis 300 erzeugt wird, bringt die Merkmalsignale in die in Spalte 4 der F i g. 3 dargestellte Lage. Diese Lage der Merkmalsignale ist noch nicht richtig, da das untere Ende noch nicht lokalisiert worden ist. Der nächste dung der verschiedenen Zeichen ist jedoch die rieh- 25 Verschiebeimpuls bewirkt dann, daß die in den tige Lage des oberen und unteren Endes der in den Schieberegistern 136, 138 gespeicherten Schwarz-Registern 136, 138 gespeicherten Strichmerkmal- elemente die in Spalte 5 dargestellte Lage einnehmen, signale wesentlich. Die Ziffern 5 und 2 enthalten bei- in der die Merkmalsignale richtig liegen. Die in den spielsweise beide einen linken und rechten mittel- siebzehnten Stufen der Register 136,138 gespeicherlangen Vertikalstrich, so daß diese Zeichen nur daran 30 ten Schwarzelemente lassen das Oder-Gatter 416 anunterschieden werden können, wo (oben oder unten) sprechen, dessen Ausgangssignal das Und-Gatter 424 die betreffenden Striche liegen. Die richtige Einstel- öffnet. Hierdurch wird der Lageflipflop 430 gesetzt lung der Vertikalstrichmerkmalsignale in den Re- und das Und-Gatter 304 gesperrt, so daß der Vergistern 136, 138 erfolgt durch einen Lageeinstell- schiebeimpulssteuerkreis 300 keine weiteren Verkreis 410. Der Lageeinstellkreis 410 ist mit einem 35 schiebeimpulse mehr liefern kann.
Lageflipflop 430 gekoppelt, den er setzt, wenn die Wie die verschiedenen Zeichen auf Grund der

Strichmerkmalsignale die richtige Lage einnehmen. Merkmale, also der Striche, identifiziert werden, ist Der Lageflipflop 430 liefert im gesetzten Zustand an an anderer Stelle beschrieben und für das Verständnis seiner 1-Ausgangsklemme einen Signalpegel T. Der der vorliegenden Erfindung nicht wichtig. Es genügt O-Ausgangspegel ändert sich beim Setzen ebenfalls 40 zu bemerken, daß Strichdetektoren und ein Höhen- und sperrt das Und-Gatter 304 im Verschiebeimpuls- detektor (nicht dargestellt) die durch die Signale darsteuerkreis 300, so daß die Merkmalsignale in den gestellten Striche identifizieren und die Höhe des-Registern 136, 138 nicht weiter verschoben werden. Zeichens messen, nachdem die Vertikalstrichsignale Der Lageeinstellkreis 410 ist in F i g. 3 genauer in den Registern 136, 138 richtig eingestellt worden dargestellt. Die schwarzen Striche in den verschiede- 45 sind. Die beim Abtasten des Zeichens in der zweiten nen Stufen der Spalte 1 der schematisch dargestellten oder mittleren Zone wahrgenommenen Merkmale Schieberegister 136, 138 bezeichnen die Lage der werden von nicht dargestellten logischen Kreisen für beim Abtasten der in F i g. 2 dargestellten Ziffer 2 die zweite, mittlere Zone gemessen. Anschließend erzeugten und gespeicherten Schwarzelemente zum werden alle Merkmalsignale M, die von den verZeitpunkt des Auftretens des Identifizierungstakt- 50 schiedenen Detektoren ermittelt worden sind, einem signals REC. An den Leitungsverbindungen, die von Decoder 350 (Fig. 1) zugeführt. Der Decoder komden Schieberegisterstufen ausgehen, ist angegeben, biniert die verschiedenen Merkmalsignale und liefert wann diese Leitungsverbindungen aktiv werden. Die ein das bekannte Zeichen identifizierendes Signal. Bezeichnung 15 B-F bedeutet z. B., daß diese Leitung Der Zeitpunkt für das Zuführen der Merkmalsignale aktiv wird, wenn in der fünfzehnten Stufe des ersten 55 zum Decoder 350 wird durch die für ein richtiges (F) Schieberegisters 136 ein Schwarzelement B ge- Einstellen der Strichmerkmalsignale in den Schieberegistern 136, 138 maximal erforderliche Zeitdauer bestimmt. Dieser Zeitpunkt wird durch einen Taktimpuls vom Impulsgenerator 102 angegeben, der als 60 .ESTPg-Impuls oder Abtastzeitendeimpuls 5 bezeichnet werden soll. Der ESTP₃-Impuls tritt 26 Elemente oder 28,6 μβ nach einem jESTPj-Impuls auf. Der ESTPj-Impuls wird durch den Taktimpuls bestimmt, der unmittelbar nach dem letzten Element 22 am

kalisiert, während in der zweiten Stufe das untere 65 unteren Ende des Rasters 25 der F i g. 2 in jeder Ende der Merkmalsignale lokalisiert und diese außer- Abtastzeile auftritt. Die zwischen dem ESTP₁- und dem zentriert werden. Der Flipflop 415 wird also dem ESTP₅-Impuls eingeführte Verzögerung reicht anfänglich durch einen i?EC-Impuls gesetzt, der im aus, um die Merkmalsignale durch alle Stufen der

speichert ist. Die Bezeichnung 4 Ή-S bedeutet, daß diese Leitung erregt wird, wenn in der vierten Stufe des zweiten (S) Schieberegisters 138 ein Weißelement (negiertes Schwarz) gespeichert ist.

Der Lageeinstellkreis 140 stellt die beim Abtasten von Zeichen normaler Höhe gewonnenen Strichmerkmalsignale in zwei Stufen ein. Bei der ersten Stufe wird das obere Ende der Strichmerkmalsignale lo-

Schieberegister 136, 138 zu verschieben und die richtige Lage festzustellen. Der ESTP_S-Irapxns tritt in der Praxis nach dem Rücklaufintervall und während der nächsten aktiven Abtastung des Dokuments 12 auf. Die Videosignale werden also in nicht dargestellter Weise während des ganzen Identifizierungszeitzyklus entsprechend der Dauer des Signal REC ausgetastet.

Der Decoder 350 wird aktiviert, wenn der ESTP₅-Impuls erzeugt wird, und liefert ein dem identifizierten Zeichen entsprechendes Ausgangssignal. Das Ausgangssignal des Decoders 350 wird einem Coder 450 zugeführt, der ein binär codiertes Ausgangssignal erzeugt, das dem identifizierten Zeichen entspricht. Das binär codierte Signal wird einer digitalen Datenverarbeitungsanlage 600 als Eingangssignal zugeführt.

■ Im folgenden wird nun an Hand von F i g. 2 die Abtastung einer handschriftlichen Markierung, nämlich des langen vertikalen Striches 20, beschrieben. Die in F i g. 2 dargestellte lange, vertikale handschriftliche Markierung 20 erstreckt sich über die ganze Höhe des Abtastrasters 25 und ist fünf Elemente breit. Eine solche Markierung kann beispielsweise mittels eines Bleistiftes Nr. 2 hergestellt werden. Wie erinnerlich, ist jedes Element 22 etwa 0,18 mm breit, und ein normal gespitzter Bleistift Nr. 2 liefert einen etwa 0,9 mm breiten Strich, der also etwa fünf Elemente breit ist. Der Zeichenleser liest auch dünnere und dickere Markierungen, im allgemeinen wird es sich jedoch in der Praxis um Markierungen handeln, die mit einem Bleistift Nr. 2 hergestellt worden sind.

Die lange vertikale Markierung 20 nimmt in der Darstellung die ganze Höhe des Abtastrasters 25 ein, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, daß die Markierung beträchtlich länger gemacht wird, als ein normales gedrucktes Zeichen hoch ist. Dies ist in F i g. 4 noch deutlicher zu sehen, die ein zurückkehrendes Dokument, das von einem erfindungsgemäßen Zeichenleser gelesen werden kann, in natürlichem Maßstab zeigt. Die lange vertikale Markierung 20 auf dem in F i g. 4 dargestellten Dokument 12 ist höher als die normalen gedruckten Ziffern. Der Zeichenleser erkennt diese lange vertikale Markierung 20 an der längeren Dauer der Merkmalsignale, die bei einer vertikalen Abtastung einer solchen Markierung entstehen. Es ist also wichtig, daß eine handschriftliche Markierung aufgebracht wird, die eine größere Höhe hat als die gedruckten Zeichen. In der Praxis genügt es jedoch, wenn die handschriftliche Markierung in dem in F i g. 2 dargestellten Raster 25 nur 18 Elemente hoch ist, wie im folgenden noch näher erläutert wird.

Die erste Abtastung der Markierung 20 im Raster 25 der F i g. 2 liefert ein Merkmalsignal, das durch das HilfsSchieberegister 130 geschoben wird und den Vertikalstrichdetektor 180, den Abtastzähler 170 und den Schieberegistersteuerkreis 140 ansprechen läßt. Der Zonenkreis 270, der am Ende eines vorangehenden Zeichens auf die Zone 1 zurückgestellt worden war, leitet die Merkmalsignale von der langen vertikalen Markierung 20 durch den Schieberegistersteuerkreis 140 und über die Leitung 500 zum Oder-Gatter 503. Die Merkmalsignale werden dann in das Schieberegister 136 geschoben, wobei sämtliche Stufen dieses Registers mit Schwarzelementen gefüllt werden. Die bei der zweiten Abtastung der langen vertikalen Markierung 20 erzeugten Merkmalsignale fließen ebenfalls durch den Schieberegistersteuerkreis 140 in das erste Schieberegister 136. Beide Abtastungen der langen vertikalen Markierung 20 werden durch den Vertikalstrichdetektor 180 als langer Vertikalstrich wahrgenommen, und der Strichzähler 254 zählt bei jeder Abtastung einen Strich. Der Zonenkreis 270 und der Strichzähler 254 schalten daher den Schieberegistersteuerkreis 140 um, so daß die Leitung 500 gesperrt wird und keine Strichmerkmalsignale mehr über diese Leitung in das Schieberegister 136 fließen. Es ist jedoch wünschenswert, daß im Schieberegister 136 mehr als zwei Abtastungen einer handschriftlichen Markierung 20 gespeichert werden, da eine handschriftliche Markierung so stark gekrümmt sein kann, daß für ihre Erkennung als lange vertikale Markierung unter Umständen zwei Abtastungen nicht ausreichen. In der Zeichenidentifizierungsanordnung 19 wird daher durch einen Steuerkreis 504 ein weiterer Signalweg vom Hilfsspeicherschieberegister 130 zum Schieberegister 136 zugeschaltet.

Der Steuerkreis 504 enthält ein Und-Gatter 505, dessen Ausgang mit dem Oder-Gatter 503 gekoppelt ist. Eine Eingangsleitung des Und-Gatters 505 kommt von der letzten Stufe des Hilfsspeicherschieberegisters 130, während die andere Eingangsleitung von einer O-Ausgangsklemme eines Flipflops 506 kommt. Der Flipflop 506 ist am Ende der Abtastung des vorangegangenen Zeichens durch den E/?P-Impuls zurückgesetzt worden und liefert an seiner O-Ausgangsklemme daher ein Ausgangssignal. Das Und-Gatter 505 spricht daher an, wenn in der letzten Stufe des Schieberegisters 130 ein Schwarzelement auftritt und der Flipflop 506 zurückgesetzt ist. Der Flipflop 506 wird durch einen Impuls von einem Und-Gatter 507 gesetzt. Das Und-Gatter 507 spricht an und setzt den Flipflop 506, wenn folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: erstens, der Strichzähler 254 ist auf den Zählwert 2 (C 2) vorgerückt worden; zweitens, der Vertikalstrichdetektor stellt das Fehlen eines langen Vertikalstriches fest (LVS), und drittens, ein Abtastende-Taktimpuls ESTP₂ tritt auf. Der £STP₂-Impuls erscheint 1,1 μβ nach einem JBSTF₁-ImPuIs. Beim Abtasten einer langen vertikalen handschriftlichen Markierung sind diese Bedingungen in der Praxis niemals gleichzeitig erfüllt. Die bei den folgenden Abtastungen der handschriftlichen Markierung 20 erzeugten Signale werden daher ebenfalls in das Schieberegister 136 geschoben.

Am Ende der vierten Abtastung (Abtastzählwert 4) liefert der Zonenkreis 270 ein Signal, das einen Übergang von der Zone 1 auf die Zone 2 anzeigt, auch wenn der Übergang vom Abtasten eines Vertikalstriches nicht wahrgenommen wurde. Die bei der fünften Abtastung der langen vertikalen Markierung 20 erzeugten Merkmalsignale fließen daher vom Schieberegistersteuerkreis 140 über die Leitung 502 in das zweite Schieberegister 138. Die Schwarzelemente dieser Abtastung würden ebenfalls alle Stufen des Schieberegisters 138 füllen.

Der Zeichenendimpulskreis 320 liefert einen Zeichenendimpuls, wenn er das Fehlen von Merkmalsignalen bei Beendigung der Abtastung der Markierung 20 wahrgenommen hat. Der Zeichenendimpuls aktiviert den Identifizierungstaktkreis 310, und das Und-Gatter 304 liefert eine Anzahl von Verschiebeimpulsen, um die in den Schieberegistern 136,

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138 gespeicherten Signale in ihre richtige Lage zu bringen. Da die Schwärzelemente der der langen vertikalen Markierung entsprechenden Merkmalsignale jedoch sämtliche Stufen der Schieberegister 136, 138 füllen, kann der Lageeinstellkreis 410 diese Signale nicht zentrieren. Die Information in den Schieberegistern 136, 138 wird daher weiter zyklisch verschoben.

Das fortlaufende zyklische Verschieben der Information in den Schieberegistern 136, 138 wird durch iö einen Kreis 510 zum Erkennen handschriftlicher Markierungen wahrgenommen. Der Erkennungskreis 510 enthält ein Und-Gatter 512, dessen einer Eingang mit der O-Ausgangsklemme des Lägeflipflops 430 gekoppelt ist und dessen anderem Eingang ein Lageendiffipuls EPP vom Impulsgenerator 102 zugeführt wird. Der EPP-Impuh wird einen Takt vor dem ESTP^Impuls erzeugt. Wie erinnerlich, wird der £5TP₅-Impuls erzeugt, um den Decoder 350 zu aktivieren und das abgetastete Zeichen an Hand der ad verschiedenen Merkmalsigttale zu identifizieren.

Das Und-Gatter 512 wird durch den AFP-Impuls aüfgetastet und setzt einen Märkierungsflipflop 510, wenn die Merkmalsignale in den Schieberegistern 136,138 nicht eingestellt werden können. Durch das as Setzen des Flipflöps 514 wird das Und-Gatter 3Ö4 im Verschiebeimpulssteuerkreis 300 gesperrt, so daß keine weiteren Verschiebeimpulse mehr erzeugt werden. Ursprünglich hatte der Flipflop 514, der am Ende des Vorangegangenen Zeichens durch einen £2y-Impuls zurückgesetzt worden war, das Und-Gatter 304 ansprechbereit gehalten.

Der Flipflop 514 liefert nun an seiner 1-Ausgangsklemme ein Ausgängssignal LVM, das das Vorliegen einer handschriftlichen Markierung anzeigt und den Decoder 350 außer Betrieb setzt. Der kleine Kreis am Decoder 350 zeigt an, daß das LFM-Ausgangssignal den Decoder 350 sperrt. Der Decoder 350 ist also gesperrt, wenn der £55T₅-Impüls erzeugt wird, und kann dementsprechend kein Zeichemdentinzierungssignal liefern. Das LPM-Ausgangssignal wird außerdem dem Coder 450 zugeführt, um direkt binär codiert und in die Datenverarbeitungsanlage 600 eingegeben zu Werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Lägeeinstellkreis 410 (F i g. 3) nicht erfordert, daß die von einer langen vertikalen handschriftlichen Markierung gewonnenen Merkmalsignale alle Stufen der Schieberegister 136, 138 einnehmen. Eine handschriftliche Markierung wird erkannt, wenn die Merkmalsignälö einer solchen Markierung 18 Stufen in diesen Registern einnehmen.

Die Fähigkeit einer Zeichenerkennungseinrichtüng, handschriftliche Markierungen Währzunehmen, erhöht die Brauchbarkeit und Flexibilität einer solchen Zeichenerkennüngseinrichtung beträchtlich. Eine Anwendungsmöglichkeit einer handschriftlichen Markierung auf einem Dokument 12 ist in Fig. 4 dargestellt. Dieses Dokument ist eine Beitragsrechnung, die von einem Versicherer an einen Versicherten versandt wird, um diesen von der Fälligkeit einer Beitragszahlung zu benachrichtigen. Der Versicherte hat dabei die Möglichkeit, die Beiträge für 1 Monat, Monate, 6 Monate oder 1 Jähr zu zahlen; die betreffenden Beitragssummen sind auf dem Dokument vermerkt. Wenn die Beiträgsrechnung mit einer Zahlung für einen der angegebenen Zeiträume zurückkommt, vergleicht ein Versicherungsangestellter die Zählung mit den angegebenen Zeiträumen und macht handschriftlich einen Strich hinter den betreffenden Zeitraum.

Bei dem dargestellten Beispiel beträgt die eingegangene Zahlung $ 1839,03, so daß der Angestellte in der mit dem Bezugszeichen 620 bezeichneten Zeile links von der Ziffer 3 eine handschriftliche Markierung anbringt. Wenn der Beitrag für 1 Monat bezahlt worden ware, würde die Markierung in der Zeile 620 links von dem als Monätsbeitrag angegebenen Betrag von $ 642,12 angebracht worden sein. In entsprechender Weise würde eine Beitragszahlung für 6 öder 12 Monate in der Zeile 620 durch einen Strich links von den Ziffern 6 bzw. 12 vermerkt werden. Die Zeichenerkennungseinrichtung liest die in der Zeile 620 enthaltene Information. Das Dokument 14 wird dementsprechend durch den TransportmechanismüS so geführt, daß die ganze Information in dieser Zeile abgetastet wird. Bei einer Bewegung des Dokuments von links nach rechts wird in die Datenverarbeitungsanlage als erste Information die Versicherüngsnummer eingegeben. Der Betrag für einen Monatsbeitrag ist dann die zweite Informationsgruppe, die in die Datenverarbeitungsanlage eingegeben wird. Hierauf wird die Ziffer 3 gelesen und in die Datenverarbeitungsanlage eingegeben. Das nächste Eingangssignal nach der Ziffef 3 ist ein Steuersignal, das durch die länge vertikale Markierung 20 erzeugt wird. Das Steuersignal veranlaßt die Datenverarbeitungsanlage 600, den Mönatsbeitrag von $ 642,12 mit einem gespeicherten Multiplikatiönsfaktor Zu multiplizieren, und der Betrag $ 1839,03 Wird dem Versicherten als Haben gutgeschrieben. Selbstverständlich lassen sich handschriftliche Markierungen auch für viele andere Zwecke als den beschriebenen verwenden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur maschinellen Zeichenerkennung mit spaltenweiser Abtastung, bei welchem Druckzeichen durch Bestimmung der Läge und der Länge von vertikalen Zeichenstrichen identifiziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß neben einem Kollektiv von Druckzeichen wenigstens annähernd gleicher Höhe eine Markierung in Gestalt eines senkrechten Striches, dessen Länge die Höhe der Zeichen des Kollektivs tib&rrägt und der auch leichte Krümmungen aufweisen Und somit "handschriftlich geschrieben werden kann, erkannt wird, indem festgestellt wird, ob die Dauer eines durch Oder-Verknüpfung der AbtäStsignale mehrerer nebeneinanderliegender Abtastspalten gewonnenen Signals einen Wert überschreitet, der größer ist, als es der Dauer der bei der Abtastung von vertikalen Zeichenstrichen der Druckzeichen gewonnenen Vertikälstriehsignale entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung der Markierung ein Steuersignal (LVM) erzeugt wird, das dazu dient, die beim spältenweisen Abtasten der Druckzeichen gewonnene Information in vorgegebener Weise zu ändern.

3. Einrichtung Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schieberegister (136, 138), in denen die bei den vertikalen Abtastungen der Zeichen gewonnenen

Schwarzwertsignale gespeichert werden; einer Schaltungsanordnung (410, 430, 510, 300) zur Zentrierung der Schwarzwertsignale in den Schieberegistern (136,138); eine Schaltung (510), die das Vorhandensein einer langen vertikalen Markierung feststellt, wenn keine Zentrierung der gespeicherten Merkmale in den Schieberegistern erfolgen kann, weil die Zahl der Registerstellen, in denen Schwarzwerte gespeichert sind, einen bestimmten Wert überschreitet; und einer

Schaltung (504), die beim Auftreten einer langen vertikalen Markierung eine erhöhte Anzahl von vertikalen Abtastungen der Markierung bewirkt, so daß auch die Länge von leicht gekrümmten Markierungen ausreichend erfaßt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 3 092809;
Symposium on Optical Character Recognition
ίο (1962), S. 17.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen