DE1774572A1 - Mustererkennungsanordnung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR. CLAUS REINLÄNDER

DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

O-8 MÜNCHEN β ίο Z

6/65

J¹UJIiPSTJ IIMIIED

Ιίο. 1015 Kamikodanaka

Kawasaki, Japan

KTustererkennungsanprdnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erkennen von Mustern, wie Buchstaben und Zeichen, und insbesondere eine neue Stricherkennungsmethode zum Erkennen von Buchstaben, indem diese in ihre Bestandteile zerlegt werden. Durch die Verwendung der Anordnung nach der Erfindung können verschiedene Schwierigkeiten ausgeschaltet werden, die bei bekannten Buchstabenerkennungsvorrichtungen unter Verwendung der Strichmethode auftreten, und es kann eine einfache und sehr zuverlässige Buchstabenerkennungsvorrichtung geschaffen werden.

Bei der bekannten Strichmethode, wie diese in 3?ig. 1 dargestellt ist, wird der Buchstabe ¹¹Z", der in dem Abtastfeld 1 erscheint, z.B., wie dargestellt, durch eine Abtastlinie 5 abgetastet und zuerst wird ein Viereck 4, das um den Buchstaben gezeichnet ist, aufgefunden. Dieser Vorgang wird Im allgemeinen mit lage einseilen bezeichnet. Die JJage, in welcher der Buchstabe erscheint, wird zuerst, wie oben erwähnt, aui^ei'unden und dann wird aufge-

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fund en, welche Art von Segmenten der Linien in welchen Lagen innerhalb des um den Buchstaben gezeichneten Vierecks auftreten, wodurch bestimmt wird» um welchen Lesebuchstaben es sich handelt. Fig. 2 zeigt das Prinzip der Auffindung der Striche. Fig. 2a zeigt die Methode der Auffindung der oberen horizontalen Linie des Buchstabens "Z". Sie obere horizontale Linie 6 des Buchstaben ¹¹Z" kann innerhalb eines Beobachtungsfensters 5 gesehen werden. Wenn ein Buchstabenteil über einen Seil des Raumes des Seobachtungs* fensters oberhalb einer bestimmten Breite ersichtlich ist, wird bestimmt, daß darin eine horizontale Linie vorhanden ist, wie dieses Beispiel zeigt. Im Beispiel der Pig. 2a wird die obere horizontale Linie aufgefunden. Andererseits zeigt Fig. 2b ein Beobachtungsfenster für eine mittlere vertikale Linie. Da ein Buchstabe "Z" nicht vertikale Linien enthält, ist es nicht richtig, die Buchstabenteile 8, 9 und 10, die innerhalb des Beobachtungsfensters 7 erscheinen, als Seile von vertikalen Linien zu betrachten. Wenn die Schrift sehr dick ist und die Linien eines Buchstabens sehr dick werden, wird die obige Bedingung sehr genau und die mittlere vertikale Linie kann in diesem Falle nicht ein ausreichend bedeutsames Oharakteristikum unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit sein. Hler ist es offensichtlich, daß die obigen Fehler ausgeschaltet werden, daß die Einstellung der Beobachtungsfenster sehr vereinfacht werden kann und daß die Zuverlässigkeit sehr erhöht werden kann, wenn, wie dies Fig. 5 aeigt, nur¹ die horizontale !linie 12 eines Buchstabens z.B. in

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dem Al)tastfenster 11 ersoheint, wenn nur die vertikale Komponente in dem Beobachtungsfenster 13 und nur die aufsteigende schräge Linie 15 in dem Beobachtungsfenster 14 erscheinen,d.h. die Bestandteile eines Buchstabens durch ihre Neigungen klassifiziert werden und die Beobachtungsfenster nur für die Zwecke der Auffindung der Stellungen der Linien innerhlab des Vierecks, das den Buchstaben umschreibt, verwendet werden. Es ist nämlich sehr erwünscht, wenn z.B. ein Eingangsmuster 16, das in Pig. 4a dargestellt " ist, aufgefunden werden kann, indem vier Arten von Auffindungslinien der vertikalen Auffindungslinien 17, der horizontalen Auffindungslinien 18, der aufsteigenden schrägen Auffindungslinien 19 und der abfallenden schrägen Auffindungslinien 20 aufgefunden werden, wie dies Pig. 4b bis 4e zeigt. Die Erfindung schafft eine Buchstabenerkennungsanordnung, die ein zweistufiges Verfahren zum Herausziehen der Merkmale aufweist, das, wie oben beschrieben« die Bestandteilslinien eines Buchstabens durch ihre Neigungen als erste Stufe klassifiziert * und dann als zweite Stufe auffindet, in welchen Stellungen in dem um den Buchstäben gezeichneten Viereck die klassifizierten Linien erscheinen.

Das Grundprinzip der Anordnung der Klassifizierung der Bestandteilslinien eines Linienmusters durch ihre Neigungen und des Herausnehmens dieser Bestandteilslinien ist bereits vorgeschlagen worden, siehe Patentanmeldung P 15 49 729.7. Die Klassifizieranordnung, die bei der vorliegenden Erfindung ver-

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wendet wird, ist eine Ausftihrungsform dieses Prinzips und deshalb ist die Elassifizieranordnung nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wird jedoch nachfolgend zum besseren Verständnis der Erfindung kurz beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 und 2 das Prinzip der bekannten Musteranordnung durch die Strichmethode,

Fig. 3 und 4 das Prinzip der Mustererkennungsanordnung durch die Strichmethode nach der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Torrichtung,

Fig. 6 und 7 Darstellungen der Wirkungsweise zum Erzeugen von vertikalen Abtastsignalen durch aufeinanderfolgendes Schalten einer Anzahl von horizontalen Abtastsignalen,

Fig. δ eine Darstellung der Wirkungsweise zum Auffinden der ansteigenden und abfallenden Teile des Abtastsignales,

Fig. 9 und 10 Darstellungen zum Erläutern der Signale, die durch aufeinanderfolgendes Schalten der Signale zum Auffinden des Anstieges der horizontalen 4btastsignale erhalten werden,

Fig.11 eine Darstellung der Signale zum Auffinden des Anstieges der vertikalen Abtastsignale, ,

Fig.12 ein Prinzipschaltbild des Schalttores, Fig.13 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Schalttores, Fig. 14 eine Darstellung einer Ausführungsform der Signale zum Auffinden des Anstieges und des Abfalles der horizontalen und vertikale^ g^j^ _Q g g q

Pig. 15 eine Schaltung zum Auffinden von schrägen Linien» Pig. 16 eine Darstellung eines Beispieles der Wirkungsweise

der Auffindung der schrägen linien, Pig. 17 ein Beispiel der Wirkungsweise des Auffindene von

vertikalen und horizontalen Linien, Pig. 18 ein Schaltbild eines Beispieles der Schaltung zum

Auffinden der horizontalen Linie, Pig. 19 eine Darstellung zum Erläutern des Prinzips der

Schaltung der Pig. 18, ™

Pig. 20 ein Schaltbild eines Beispieles der Schaltung zum Auffinden der vertikalen Linien,

Pig. 21, 22 und 23 Darstellungen der Arbeitsweise der Auffindung der vertikalen Linien,
Pig. 24» 25, 26 und 27 Darstallungen zum Erläutern der

Arbeitsweise der Lageeinstellungsschaltung, Pig. 28 eine Darstellung zum Erläutern des Prinzips der

Auffindung der Striche,
Pig. 29 ein Schaltbild der Schaltung eines Integrators zum (

Auffinden der Striche und
Pig. 30 ein Schaltbild der Strichauffindungsschaltung und eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltung.

Gemäß Pig. 5 enthält ein Leseelement 21 eine Anzahl von JTotoelektrischen Elementen, die auf einer einzelnen geraden Linie vorgesehen sind. Die Abtastströme werden verstärkt und dann in horizontale Schwarz- und WeLßabbajfeaignala umgewandelt. Der Kreia

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BAD

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enthält dafür Verstärker in einer Anzahl, die der Zahl der fotoelektrischen Elemente gleich ist »lind Gleichrichter. Der Auffindungskreis 23 dient zum Auffinden des ansteigenden Teiles und des abfallenden Teiles der erhaltenen horizontalen Atrtastsignale. Hit 24 ist ein Schalttor zum Schalten einer Anzahl horizontaler Abtastsignale in vertikale Abtastsignale mit hoher Geschwindigkeit bezeichnet. Mit 26 und 27 sind Schalttore zum aufeinanderfolgenden Schalten von Signalen zum Auffinden des Anstieges und des Abfalles der horizontalen Abtastsignale bezeichnet. Die Verzögerungsleitungen 25, 29 und dienen zum Speichern von Signalen, die für die Abtastung eines einzigen Buchstabens für eine Zeitdauer erforderlich sind, die für den Lageeinstellvorgang notwendig sind. 31 ist ein Auffindungskreis zum Auffinden des Anstieges und Abfalles der vertikalen Abtastsignale. 33 ist ein Neigungsdiskriminierkreis zum Diskriminieren der Bestandteilslinien eines Buchstabens durch seine Neigungen. Hit 28 ist ein Lageeinstellungskreis bezeichnet, der auffindet, in welchem Seil des Abtastfeldes der Buchstabe erscheint. Mit 32 ist ein Feldteilerkreis zum Bilden eines Vierecks bezeichnet, das um den Buchstaben aufgrund der Information gezeichnet ist, welche die Stellung betrifft, und zum Teilen des Viereckes in eine Vielzahl von Beobachtungsfeldern. Mit 34 ist ein Strichauffindungskreis bezeichnet, um die sich auf die Linien beziehende Information mit der si3h auf die Stellung beziehenden Information zu kombinieren und verschiedene Striche aufzufinden. Mit 35 Lsfc ein DiskriininierkreLa zum Diakriminieren des Buchstabens durch die aufgefundenen Striche bazeiohnefc

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_BAD

Nun werden die Teile der Schaltung der Jig. 5 der Reihe nach beschrieben. Das Leseelement 21 enthält eine Anzahl von fotoelektrischen Elementen, die auf einer einzelnen geraden Linie angebracht sind» und ein Buchstabe läuft unter dem Element 21 durch und fotoelektrische Ströme werden als Ausgang entsprechend dem Grad von Schwarz und Weiß ausgesandt. Bas Leseelement hat in vertikaler Richtung eine ausreichende Länge» um den Buchstaben zu überdecken, wenn der Buchstabe unter dem Leseelement durchläuft, so daß der Buchstabe zufriedenstellend gelesen werden kann« auch wenn der Buchstabe in vertikaler Richtung etwas verschoben ist. Sie fotoelektrischen Ableseströme werden nun zum Verstärkerkreis 22 gesandt und werden so verstärkt, daß ein passender Signalpegel erreicht werden kann. Hier wird der Pegel so eingestellt, daß die Ausgänge desselben Zustandes von allen Kanälen erhalten werden können, wenn eine bestimmte Eingangsbedingung gegeben ist. Eine Anzahl von horizontalen Abtastsignalen, die in einer Weise erhalten werden, wie dies oben beschrieben 1st, werden in Streifen geformt und in i Schwarz-Weiß-Signale umgewandelt. Sie Verstärkung und Formung wird in einem an sich bekannten Kreis 22 ausgeführt.

^ehn der i-te JGanal beobachtet wird, wenn er einen Strich 36 in Eig. 6 abtastet,'kann ein horizontaler Abtastsignalausgang erhalten werden, dessen Wellenform geändert wird, wie dies bei 37 gezeigt ist. Ein Schalttor 24 dient ium Erzeugen von vertikalen Abtastsignalen aus einer Anzahl von horizontalen

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Abtastsignalen, die in einer Weise erbalten werden, wie dies oben beschrieben ist. In Fig. 6 bezeichnet 39 eine S ehalt linie, welche die Zeiteins te llung zeig't, mit der eine Anzahl von Kanälen nacheinander geschaltet wird. Wenn das Schalten in einer sehr kurzen Zeitperiode an den Überschneidungspunkten 38 der Schaltlinie und der Kanäle ausgeführt werden kann, können vertikale Abtastsignale erzeugt werden, wie dies bei 40 dargestellt ist. Vertikale Abtastsignale 41, wie diese in Pig. 7 dargestellt sind, können erhalten werden, indem eine Anzahl von horizontalen Abtastsignalen mit einer hohen Geschwindigkeit geschattet wird, wie dies oben beschrieben 1st. Somit können Signale, die den Buchstaben abtasten, in horizontaler und vertikaler Richtung erhalten werden.

Sie Neigungen der Linien können in vier Arten klassifiziert werden* d.h. horizontale Neigung, vertikale ansteigende (positive) Neigung und abfallende (negative) ". Neigung, indem einfach im voraus Signale zum Auffinden des ansteigenden und des abfallenden Seiles der horizontalen und vertikalen AbtastBlgnale gebildet werden und diese Signale in Kombination oder unabhängig verwendet werden und indem eine einfache Behandlung ausgeführt wird* Dies ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Hit 23 ist in Flg. 5 ein Kreis zum Auffinden des ansteigenden feiles und des abfallenden Teiles der horizontalen Abtastsignale bezeichnet. PJLg₄ 8 zeigt ein Signal 43 zum Auffinden des ansteigenden Seiles eines Abtastsignales 42 und ein Signal 44 zum Auffinden des abfallenden

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Teiles des Abtastsignalee 42. Hier ist die lajpulslänge 45 dieser beiden Auffindungssignale ein konstanter Wtrt und wird so bestirnt, $*8 die folgende Behandlung vereinfacht werden kanu.

Es wird nun z.B. ein Signal sum Auffinden dee ansteigenden Seiles des horizontalen Abtastsignalee betrachtet· Wenn ein Strich 47 abgetastet wird, wie dies β.B. in Pig. 9 gezeigt ist, kann der schraffierte Absohnitt 48 an der linken Seite des Striches 47 aufgefunden werden. Mit 26 lot in rig. ein Schalttor bezeichnet, um die horizontalen ansteigenden Signale nacheinander tu schalten. In Jig. 9 betelöhnet 49 eine Schaltlinie« Unter der Annahme, deJ das Schalten an Überschneidungepunkt en 50 der Schaltlinie und der Kanäle ausgeführt wird, kann ein Signal 51 daduroh erhalten werden. Wenn Signal· iua Auffinden des ansteigenden !eile· Aar horizontalen Abtastaignaie nacheinander abgelesen werden und ein Strich abgetastet wird, wie die· in fig. IO gezeigt ist, findet das Signal $1 tmx die linke Icke de· Strich·« auf.

In 71g. 5 bezeichnet 27 ein Schalttor zu« aufeinanderfolgenden Sehalten τοη Signalen iu* Auffinden de· Anstieges dar horizontalen Abtasteignale, wodurch Signale, die nacheinander Signale zum Auffinden des Abfalles der horizontalen Abtastsignale ablesen, in derselben Weise, wie oben beschrieben, erhalten werden können. Hit 25 ist in Fig. 5 eine Verzögerungsleitung bezeichnet, um das vertikale Abtaetsignal zu ver-

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^ ίο -

sögern, und der Ausgang der Yer so" gtrung· leitung 25 wird au einem Aufstiege«· und Abfallauffindungskrti» 31 gegeben, fig· 11 »•igt diesen Torgang. Sie Wellenform de« Abtasteignales, das durch Abtasten eines Striches 54 erhältlich ist, wird geändert, wie dies bei 55 geseigt ist» Hit 56 ist ein Signal sum Auffinden des ansteigenden Teiles des Tertikaien Abtast« signales beseicthnet und ein kreuaeohrafXierter Abschnitt 57 an der Unterseite des Striches 54 kann eventuell aufgefunden werden*^Somit kann ein Signal ITr sub Auffinden des ansteigenden Seiles des vertikalen Abtastsignalee erhalten werden. Gleicheraafien kann ein Signal Tf sum Auffinden des abfallenden Seiles des vertikalen Abtasteigaales erhalten werden. Signale* die nacheinander Signale sua Auffinden des Anstiege» und des Abfalles der borieontalen Abtasteignale ablesen, die in einer Weise erhalte» werden, vie dies oben beschrieben worden ist, werden den Tersoferungsleitungeö 29 un* 50 der flg. 5 iu-

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4e» Ieiiasif»dlelaii»i«i«jrlcr«is 33 wfeÄHut*. Die·« fligaele werden

«it Br und Hf beaeichnet. (MIi lig» 12 find eae beseeren Terständnis it» VirlBiac«wei«e die Behalttore fur da« anfeinanderfolgende Schalten der Signale »ua Auffinden des Anstiege« der hwriBontalea Abt»st«i«aale, (lit Signal« «u» Auffinden des Abfalles der horisontalen Abtastsignale und die horisontalen Abtastsignale selbst iv Trinsip durch drehschalter 58, 59 und 60 dargestellt* Biese Drehschalter sind miteinander verbunden und

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werden zyklisch durch eine Drehschalter-AntriebBquelle 58' angetrieben. Be ist offensichtlich, daß dadurch der vorstehend erwähnte Schaltvorgang in vorteilhafter Weise ausgeführt werden kann.

flg. 13 zeigt ein Beispiel des Dreheehalters, der durch logische Kreise gebildet wird» Bine Anzahl von Eingängen 61 ist mit einem der Eingangsklemmen von "Und"-Toren mit zwei Eingängen verbunden und die Ausgänge eines Impulsverteilers 64 sind mit den anderen Eingangsklemmen verbunden. Die Ausgänge der ⁿUndⁿ-Xore 62 sind mit den Eingangeklemmen eines "Oderⁿ-Tores 63 verbunden und können den gewünschten Torgang bewirken.

Sie Signale Hr zum Auffinden des Anstieges der horizontalen Abtasteignale, die Signale Hf zum Auffinden des Abfalles der horizontalen Abtastsignale, die Signale Tr zum Auffinden des Anstieges der vertikalen Abtastsignale und die Signale Tf zum Auffinden des Abfalles der vertikalen Abtastsignale können durch den vorstehenden Torgang erhalten werden und diese Signale werden zu dem Neigungsdiskrf«1n1erkreis 33 der Pig. 5 gegeben. Pig. 14 zeigt diese Signale Hr, Hf, Tr und Tf schematisch. Unter der Annahme, daß z.B. ein Huster 64 in horizontaler und vertikaler Richtung abgetastet wird, wie dies durch die Pfeile 65 und 66 angezeigt ist, werden schwarze Teile 66, 67, 68 und 69 von Hr, Hf, Tr und Tf beob-

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achtet«

Das Verfahren des Diskriminierens der schrägen Linie aus diesen vier Arten von Auff indungesignalen wird nachfolgend beschrieben. Die Diskriminierung kann durch ^MUndⁿ-Tore ausgeführt werden, wie dies in Fig.15 gezeigt ist« Ale Beispiel werden Hr und Yr mit den Eingangsklemmen eines ⁿUnd"-Tores verbunden. Wenn Hr mit Tr in Fig. 14 verglichen wird, ist es ^ ersichtlich, daß die unteren Teile der beiden negativen schrägen Linien miteinander zusammenfallen. Diese unteren !Teile sind äquivalent den schwarzen Abschnitten 77 in Fig. 16d. Nahezu dasselbe Prinzip wird bei den anderen ⁿUnd^M-Toren bis 73 mit zwei Eingängen in Fig. 15 angewendet und die Darstellungen in Fig. 16c, 16a und 16b können beobachtet werden. Somit können schräge Linien in ansteigende schräge Linien und abfallende schräge Linien durch ihre Neigungen klassifiziert werden und darüber hinaus können die entsprechenden Auffindungssignale an den beiden Seiten der Linie getrennt voneinander erhalten werden. Diese Signale sind mit PS1, PS2, NS1 und NS2 bezeichnet, wie dies in Fig. 16 zu sehen ist.

Schräge Linien können in einer Weise aufgefunden werden, wie dies oben beschrieben ist, und horizontale und vertikale Linien können durch die Verwendung der schrägen Linien erhalten werden. Unter Bezugnahme auf Hr und Hf der Fig. 14' werden horizontale Linien nicht aufgefunden und vertikale

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Linien und schräge Linien werden aufgefunden. In Bezug

auf Yr und Yf 1st es ersichtlich, daß vertikale Linien nicht aufgefunden werden und horizontale Linien und schräge Linien aufgefunden werden. Wenn diese Signale entsprechend den schrägen Linien von den Signalen Hr,

Hf, Vr und Yf weggenommen werden, verbleiben vertikale Linien in Hr und Hf und horizontale Linien verbleiben

in Yr und Yf, Im Beispiel der Pig* 17 werden schräge

Linienkomponenten von Hr, Hf, Vr und Yf weggenommen und |

vertikale und horizontale linienkomponenten bleiben.

Horizontale Linienauffindungsslgnale H1 der FIg. 17c

können z.B. erhalten werden, indem NS1 und PS2 von dem

Vr-Signal weggenommen werden» Es ist offensichtlich, daß

die anderen drei Signale der Fig. 17 durch denselben

Vorgang erhalten werden können. Diese Signale werden mit Y1, V2, H1 und H2 bezeichnet, wie dies in Pig. 17 zu sehen

ist. 71g, 18 sseigt den oben beschriebenen Kreis zum Löschen der schrägen Linien·

Kachfolgend wird das Verfahren zua Erzeugen von H2 der Fig. 17d als Beispiel erläutert. Die Ausgänge PS1 und »32 zum Auffinden der schrägen Linien, die gelöscht werden sollen, werden mit den beiden Eingangsklemmen eines "Oder"-Tores 82 verbunden und der Ausgang des ⁿOdextⁿ-IEores 82 wird auf ein Schieberegister 86 mit drei Flip-Flop-Kreisen 84 gegeben. Hit 83 1st ein Wechselrichter bezeichnet. Der Ausgang der O-Selte des Schieberegisters 86 1st mit den Eingangsklemmen

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eines "Undⁿ-Tores 87 mit drei Eingängen verbunden. Der vorangehende Vorgang Kann unter Bezugnahme auf Fig. 19 leicht verständlich gemacht werden. Unter der Annahme, daß der Ausgang des "Oder"-Tores 82 der 71g· 18 der Abschnitt ist, der in fig. 19 durch 91 bezeichnet ist, wird die Signalbreite des Ausganges des "Uad*-Tores 87 verbreitert» wie dies bei 92 zu sehen ist. Der Abschnitt

* 92 wird tatsächlich aus dem Ausgang der O-Seite des Schieberegisters erhalten, so daß dies tatsächlich ein Signal mit zu 91 umgekehrter Polarität ist. Die schrägen Linienkomponenten in dem Yf«Signal können durch die Verwendung dieses Signales gelöscht werden· SSu diesem Zeitpunkt hat das Signal zum Löschen der schrägen Linie eine Signallänge , die groß genug ist, um die schräge / Idnienkomponente in Vf zu bedecken. Der Auegang des "Und^H~Tores 87 mit drei Eingängen wird mit eine» EingangsanschluS 89 eines Schieberegisters 88 verbunden. Die Ein-

* gangsanacalüsse 89 und 90 bilden ein "Und^tt«-f or Kit zwei Eingängen und es ist aus der vorangehenden Erläuterung ersichtlich» daß» wenn eine der schrägen Linienkoaponenten PS1 und NS2 aufgefunden wird ,der Abschnitt Ton Vf₉ welcher der sohrägen Linienkomponente entspricht, nicht über das "Und"-Tor geht, Eventuell kann ein horizontales Idnienauffindungssignal £2 als Ausgangssignal des Schieberegisters erhalten werden.

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Dae horizontale- Linlenauffindungsslgnal Hi kann in genau derselben Welpe erhalten werden. Des weiteren ist es auch möglich zu bewirken, deß nur die vertikale Linienkomponente in den Er- und Hf-Signalen bleibt, indem die gleichartige Behandlung auf die vertikale linie angewendet wird ι jedoch kann die vertikale Linie durch ein vorteilhafteres Verfahren aufgefunden werden» Pig. 20 zeigt eine Aueführungsform der Schaltung zum Auffinden der vertikalen Linie. Mit Bezugnahm» auf Pig. 21 wird nun das Verfahren der Auffindung von T1 beschrieben. Die Wellenformen der Hr-Signale entsprechend den Abtastlinien 98 und 99 werden geändert, wie dies bei 100 und 101 gezeigt ist. Es ist offensichtlich, daß die Impulsdauer so lange ist» wie dies durch die Wellenform 101 gezeigt 1st, wenn sich das Hr-Signal auf der vertikalen Linie befindet, und daß die Impulsdauer so kurz 1st, wie dies durch die Wellenform 100 zum anderen Zeitpunkt dargestellt ist. Sie vertikale Linie kann nämlich dadurch getrennt werden, daß auf die Impulslänge ( des Hr-Signales Bücksicht genommen wird. Gemäß Pig. 20 wird das Hr-Signal zu einem Schieberegister 94 gegeben. Die Ausgänge der ¹M "-Seiten der vier Plip-Plop-Kreise werden mit einem logischen Mehrheitskreis 95 verbunden und die Ausgänge der »O"-Seiten werden mit dem Kreis 96 verbunden. Nachfolgend wird beschrieben, wie der Kreis der Pig. 20 arbeitet, wenn ein Hr-Signal aufgedrückt wird, dessen Wellenform so geändert wird, wie dies in Pig. 22a gezeigt ist. Es wird angenommen,

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daß Jeder der logischen Mehraeitskreise 95 und 96 eine "1" nur aussendet, wenn z.B. mehr ale drei Eingänge von den vier Eingängen "1ⁿ sind. Bs wird auch angenommen, daß die Dauer der Rauschkomponenten 103 und' 104 eine Länge von zwei Bit in dem Schieberegister 94 der Pig. 20 hat» Dann wird die Wellenform der Ausgangssignale des logische® Mehrheitskreises 95 geändert, wie dies durch 105 in< Pig. 221> gezeigt ist,und die Wellenform der Ausgangssignale des logischen Mehrheitskreises 96 wird geändert, wie dies bei 106 in Fig. 22c gezeigt ist. Die Ausgänge der logsichen Mehrheitskreise 95 und 96 werden mit den Eingangsklemmen der ¹¹I "-Seite und der ⁿO"-Seite eines Elip-flop-Ereises verbunden, so daß die Ausgangswellenform der "1"-Seite des Flip-Flop-Kreises so geändert wird, wie dies bei 107 in Fig. 22d gezeigt ist. Wenn man die Wellenform 102 mit der Wellenform 107 vergleicht, wird es ersichtlich, daß die Rauschkomponenten 103 und 104 entfernt sind und daß nur die ursprüngliche Signalkomponente getreu wiedergegeben wird.

Die vertikale Linie in einer Zahl, z.B. 3» kann in einer Weise aufgefunden werden, wie dies in Fig. 23 gezeigt ist, und zwar durch Verwendung der Schaltung der Fig. 20 gemäß der vorstehend beschriebenen Anordnung. Hier zeigen Fig. 23a das Signal Hr und 22b das Signal Hf. Wenn der Kreis der Fig. 20 zum Auffinden

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der vertikalen Linie hinzugefügt wird, können Auffindungsausgänge erhalten werdenι wie sie in Pig. 23c und 23d dargestellt sind. In dem Hr-Signal wird der linke Endteil 103 der horizontalen Linie gelöscht und nur 112 bleibt bestehen und in dem Hf-Signal wird eine Aussparung 111 gelöscht und eine kontinuierliche vertikale Linie 113 kann erhalten werden.

Gemäß Fig. 20 können die horizontalen Linienauffindungssignale H1 und H2, die vertikalen Linienauffindungssignale 71 und V2, die Signale PS1 und PS2 zum Auffinden der ansteigenden schrägen Linien und die Signale NS1 und HS2 zum Auffinden der negativen schrägen Linien, d.h. acht Signallinien zusammen letztlich als Ausgang des Neigungsdiskriminierkreises 33 erhalten werden. Es ist hier zu vermerken, daß jede der vier Arten der Auffindung von Signalen, die durch die Neigung klassifiziert werden, zwei Signale enthält und eine Linie an den beiden Seiten der Linie auffindet. In Pig. 23 wird z.B. die vertikale Linie an der rechten Seite der "3" durch V2 der Pig. 23d aufgefunden, and es ist in diesem Falle noch erwünschter, nicht Y1 der Pig. 23c für die Auffindung der vertikalen Linie zu verwenden. Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, daß die Anordnung der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß beim Auffinden von verschiedenen Strichen, die ein Schriftzeichen bilden, das Auffindungssignal, das für die Auffindung des Striches besser paßt, aus den zwei Arten von Auffindungssignalen, die an den beiden Seiten der Linien aufgefunden

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werden, ausgewählt werden kann.

In Fig. 5 bezeichnet 28 einen Lageeinstellungskreis, um zu bestimmen, in welchem !teil des Abtastfeldes das Zeichen vor dem Herausnehmen von verschiedenen Merkmalen erschienen ist. Fig. 24 zeigt die Wirkungsweise des Lageeinstellungskreises. In dem Falle der Zeichen O und P werden der Ausgang der Torrichtung zum Verfolgen der höchsten Lage des Zeichens und der Ausgang der Vorrichtung zum Verfolgen der niedrigsten Lage des Zeichens so verändert, wie dies durch 114 und 115 gezeigt ist, und zwar wenn die vordere Kante des Zeichens verlassen wird, bis die hintere Kante des Zeichens erreicht ist. Der Kreis zum Verfolgen der höchsten Lage speichert die höchste Lage des Zeichens innerhalb des Abtastfeldes und der Kreis zum Verfolgen der niedrigsten Lage speichert die niedrigste Lage des Zeichens innerhalb des Abtastfeldes· Die Information, welche die Stellung betrifft, wird direkt in die analoge Spannung umgewandelt und wird gespeichert. Sie höchste Lage und die niedrigste Lage eines Zeichens können vollständig aufgefunden werden, wenn die Abtastung des Zeichens beendet worden ist. Diese Information wird einmal zu einer anderen Gedächtnisvorrichtung übertragen und dann wird der Zustand der Verfolgungsvorrichtung in den ursprünglichen Zustand zurückgeführt. In Fig. 24 bezeichnet 124 Informationsübertragungsimpulse und 125 bezeichnet Rückstellimpulse. In dem beispielhaften Fall des Zeichens.O

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werden der Ausgang 114 der Torrichtung zur Verfolgung der höchsten Lage und der Ausgang 115 der Torrichtung zur Verfolgung der niedrigsten Lage zu dem Gedächtniskreis übertragen, wenn die Abtastung des Buchstabens beendet ist. Diese übertragene Information wird bis zu dem Zeitpunkt des nächsten Übertragungsimpulses gehalten und die Ausgangswellenform des Haitekreises der

höchsten Lage und des Haitekreises der niedrigsten Lage ^

werden so geändert, wie dies bei 118 und 119 gezeigt ist. Die Kreise 25, 29 und 30 der Pig. 5, deren Erläuterung bisher weggelassen worden ist, arbeiten in der Weise, daß sie die Ableseinformationen um eine Zeitdauer verzögert, die für die vorher erwähnte Lageeinstellung erforderlich ist. Prinzipiell wird, wie in Fig. 24 gezeigt, die Leseinformation 113 in 121 geändert, indem sie verzögert wird, und wird als Ausgang ausgesendet. Zu diesem Zeitpunkt halten der Haltekreis für die höchste Lage und der Haltekreis für die j niedrigste Lage bereits die Information, welche die Lage des Lesebuchstabens betrifft,und letztlich kann ein umschreibendes Viereck gebildet werden, wie dies bei 120 dargestellt ist. Pig. 25 ist ein Schaltbild, welches das Prinzip der Arbeitsweise des ZeiteinBtellkreises zeigt.

Der Kreis, zum Terfolgen und Halten der höchsten Lage wird nun als Beispiel beschrieben. Das nachfolgend beschriebene

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Prinzip kann auch hei dem Kreis zum Verfolgen und Halten der niedrigsten lage angewendet werden. Sine gezahnte Welle 126, die der vertikalen Abtastung entspricht, wird auf einen Eingangsanschluß 127 aufgedrückt. Diese gezahnte Welle kann gebildet werden, indem die lage des Abtastfeldes direkt in eine Spannung umgewandelt wird. Mit 135» 136 und 137 sind Schaltantriebskreise bezeichnet und

^ diese sind mit Schaltern 128, 130 und 131 gekoppelt. Wenn vertikale Abtastsignale, wie diesebei 139 der Flg. 26 gezeigt sind, auf den Schaltantriebskreis 135 gegeben werden, ist der Schalter 127 nur für eine Zeitdauer geschlossen, in der diese Signale ^W1ⁿ sind. Diese vertikalen Abtastsignale sind die Eingangssignale in 28 der Fig. 25 und sind Schwarz-Weiß-Video-Signale zu dem Zeitpunkt, wenn das Zeichen in vertikaler Richtung abgetastet wird. Wie bei 140 in Pig. 26 dargestellt ist, werden die schwarzen und dicken Abschnitte der gezahnten Welle abgetastet. Wegen

Ψ der Riehteigenschaft einer Diode 129 wird das Potential eines Sondensators 132 so, wie dies bei 141 in Pig. 26 zu sehen ist, und der Kondensator hält den höchsten Wert von den abgetasteten Potentialen. Wenn das Abtasten eines Zeichens, wie oben beschrieben, beendet ist, wird eine Spannung, die aus der höchsten Lage des abgetasteten Zeichens umgewandelt wird, in dem Kondensator 132 gespeichert.

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Zu diesem Zeitpunkt wird der die Information übertragende Impuls 124 auf den Schaltantriebskreis 137 aufgedrückt und dann wird der Übertragungsschalter nur für diese Zeitdauer geschlossen und das Potential des Kondensators 132 wird auf den Kondensator 133 ohne Änderung übertragen. Hachdem diese Übertragung beendet ist, wird der Rtickstellimpuls 125 dem Sehaltantriebskreis 136 zugeführt und der Schalter 131 wird geschlossen und der Zustand des Kondensators 132 wird in den Ursprungszustand zurückgeführt,

Fig. 27 zeigt ein praktisches Beispiel einer Schaltung. Gezahnte Wellen werden auf einen Eingangsanschluß 141 aufgedrückt, Lesesignale werden auf einen Anschluß 142 aufgedrückt, Rückstellimpulse werden auf einen Anschluß 143 aufgedrückt und ins Negativ gehende und ins Postive gehende Informationsübertragungsimpulse werden auf Anschluß 144 und 143 aufgedrückt. Wenn ein positiver Leseimpuls aufgedrückt wird, wird eine Diode 146 in umgekehrter Richtung vorgespannt und ein Transistor 147 wird "Ein", nur wenn der Wert der gezahnten Welle zu diesem Zeitpunkt höher als das Emitterpotential des Transistors 147 ist. Ein Kondensator 148 wird schnell geladen, bis dieser Wert der gezahnten Welle erreicht ist. Ein Transistor 149 arbeitet als Rüokstelltor. Wenn ein positiver Impuls auf die Basis des Transistors 149 aufgedrückt wird, entlädt der Transistor den

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Kondensator 148 schnell, bis der Rückstellpegel e erreicht ist· Das elektrische Potential des Kondensators 143 wird auf einen Analogs ehalt er 151 über einen Pufferverstärker 150 übertragen. Wenn ins Negative und ins Positive gehende Übertragungsimpulse auf die Eingangsanschlüsse 144 und 145 aufgedrückt werden» wird die Klemmenspannung des Kondensators 148 letztlich.auf einen Kondensator 152 übertragen.

Der Kreis zum Verfolgen der niedrigsten Lage des Zeichens kann in nahezu derselben Weise aufgebaut sein und letztlich wird der Ausgang des Kreises zum Halten der niedrigsten Lage des Zeichens verändert, wie dies bei 119 gezeigt ist. !Die vordere Kante des Zeichens in horizontaler Richtung kann leicht aufgefunden werden, indem das vertikale Abtastsignal beobachtet wird, und ein Zeitpunkt, der von diesem Zeitpunkt um eine bestimmte Zeitdauer verzögert ist, die dadurch bestimmt ist, daß die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung berücksichtigt wird, kann als vordere Kante in horizontaler Richtung zu dem Zeitpunkt der Erkennung verwendet werden. Somit kann ein Viereck 120, das um die verzögerte Zeicheninformation 121 geschrieben ist, gebildet werden.

In Pig. 5 ist 32 ein Kreis zum Teilen des Innenraumes des umschreibenden Vierecks durch bekannte Einrichtungen. Dieser Kreis kann z.B. dadurch ausgeführt werden, daß ein Zähler zum

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Unterteilen des Feldes in vertikaler und horizontaler Richtung vorgesehen wird. In Fig. 5 ist 34 ein Striehauffindungskreis zum Kombinieren des Heigungsdiskriminierausganges mit dem Feldverteilungsausgang und zum Aussenden der Information, «reiche Art von Liniensegmenten in welchen Lagen innerhalb des um das Zeichen geschriebene Tierecks aufgefunden worden 1st.- Fig. 28 zeigt das Verfahren zum

Auffinden der Striche beispielsweise des Zeichens 3. *

Fig. 28a zeigt die Auffindung der horizontalen Linien und Fig. 28b zeigt die Auffindung der vertikalen Linien. Gemäß Fig. 28a werden Beobachtungsfenster 154* 156 und 158 innerhalb eines Tierecks 153 eingestellt, das um das Zeichen 3 durch den Feldteilerkreis 32 der Fig. 5 zu dem Zwecke geschrieben ist, die horizontalen Linien des .Zeichens 3 aufzufinden. VIe oben beschrieben worden ist, werden die linienauffindungssignale an den beiden Seiten der Linie aufgefunden. Die obere horizontale Linie kann vorteilhafter ( durch die Terwendung von H2 anstatt von H1 aufgefunden werden. Umgekehrt ist es vorteilhafter, H1 bei der Auffindung der unteren horizontalen Linie zu verwenden. Die mittlere horizontale Linie des Zeichens 3 kann durch H1 oder H2 unter gleichen Bedingungen aufgefunden werden j im Fall der Fig. 28a wird H1 angenommen. Somit können die horizontalen Linienauffindungssignale 155» 157 und 159 innerhalb der Beobachtungsfenster 154, 156 und 158 aufgefunden werden.

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Big· 28b zeigt die Auffindung der vertikalen linien ale weiteres Beispiel· Wenn Tl bei der Auffimtoaaig: der linken vertikalert Linie und der; mittlerem V^ertikalen Linien verwendet wird und 72 bei der Auffindung der recHten vertikalen Linie verwendet wird, tritt kein Auffindtmgasaignal ind?n Beobachtungsf ens tern 160 und 16t auf und ein vertikales Mnienauffindungssignal 165 erscheint in dem Beobachtungsfenster 162· Selbstverständlielii können auch, schräge Linien durch die Verwendung von Signalen aufgefunden werden, die für die Auffindung eines ausgewählten Signales aus PS1 _t PS2, NSt und NS2 abhängig Ton dem Beobachtungsfeld geeignet sind.

Beim Auffinden von verschiedenen Strichen wird die Länge des Auffindungssignales, das in dem Beobachtungsfeld erscheint, gemessen und wenn diese Länge oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, wird bestimmt, daß der entsprechende Strich vorhanden ist, und wenn die Länge unter einem bestimmten Wert ist, wird bestimmt, daß der Strich nicht vorhanden ist. Fun werden beide Impulslängen der horizontalen Linienauffindungssignale H1 und H2 konstant und die Werte, die durch das direkte Integrieren dieser Signale erhältlich sind, entsprechen direkt den Längen der horizontalen Linien.

Obwohl die Erläuterung der Auffindung einer schrägen Linie weggelassen worden ist, ist es leicht, die Impulslänge der

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Auffi&dungssignale konstant spi machen und der Vert, der durch Integrieren des Auffindungssignales erhältlich ist, entspricht auch in diesem PaIXe der länge der schrägen Linie. In dem Palle der vertikalen Linie entspricht der Wert, der durch direktes Integrieren des Auffindungssignales für jede Abtastung erhältlich ist, der länge der geraden Linie. Wie vorstehend beschrieben, ist es ein

wesentliches Merkmal der Anordnung nach der Erfindung, daß die Länge einer Linie ausreichend durch einen einfachen Integrator gemessen werden kann, da das Auffindungssignal normalisiert ist. Fig. 29 zeigt ein Seispiel der Schaltung des einfachen Integrators für diesen Zweck. Fig. 29a zeigt das Prinzip dieser Schaltung, welche die Impulslängen der Auffindungssignale in Spannungen umwandelt und diese sammelt. 164 ist eine Konstantstromquelle,und wenn ein Schalter 167 "ein" wird, wird ein Kondensator 168 durch einen konstanten Strom geladen und diese Klemmenspannung ( des Kondensators 168 erhält einen Wert, der proportional der Zeitdauer ist, während welcher der Schalter 167 "ein" ist. 165 ist ein Schalterantriebskreis, der den Schalter 167 "ein"-sehaltet, nur wenn die Leitungsauffindungssignale gegeben werden. 169 ist ein Schalter zum Entladen des Kondensators und dieser Schalter 169 wird "ein", während Rückstellimpulse auf einen Schalterantriebskreis 166 aufgedrückt werden und schnell den Kondensator in seinen ursprünglichen Zustand zurückführen. Hit 170 ist eine Ein-

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richtung zur Zerlegung in Streifen bezeichnet, deren Ausgang "1" ist» wenn die Klemmenspannung des Kondensators oberhalb eines konstanten Wertes ist, und dessen Ausgang "0" ist, wenn die Klemmenspannung unterhalb des konstanten Wertes ist. Fig. 29b zeigt eine Ausführungsform der Schaltung zur Ausführung des vorstehenden Torganges. Wenn ein positives Iiinienauffindungssignal auf einen Eingangsanschlufi 171 aufgedruckt wird, wird ein Transistor 172 "ein¹¹ und die Basis eines weiteren Transistors 173 wird in Torwärtsrichtung vorgespannt und ein Kondensator 174 wird durch einen konstanten Strom geladen. Hit 175 ist eine bekannte Einrichtung zum Aufteilen in Streifen mit einer hohen Eingangsimpedanz bezeichnet» deren Ausgang ^η1" ist, wenn die Klemmenspannung des Kondensators 174 oberhalb eines konstanten Wertes liegt, und deren Ausgang ^NOⁿ 1st, wenn die Klemmenspannung unterhalb des konstanten Wertes ist. Wenn ein positiver Rückstellimpuls auf einenEingangsanschlug 176 aufgedrückt wird, wird ein Transistor 177 "ein" und der Kondensator wird schnell entladen.

Fig. 30 zeigt Beispiele der Strichauffindungsschaltung unter Verwendung des Integrators der Fig. 29. Fig. 30a zeigt die Schaltung zum Auffinden von horizontalen und schrägen Linien. Auffindungssignale werden auf eine der beiden Eingangsanschlüsse eines ⁿUnd"-Tores 177 gegeben und der Ausgang des Feldteilerkreises wird auf den anderen EingangsanschlujB ge-

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geben. Mit 178 ist ein Integrator bezeichnet, auf dessen einen Eingangsanschluß 179 der Ausgang des "Und¹¹-lores gegeben wird, und ein Rückstellimpuls 186 wird auf einen anderen Eingangsanschluß 180 aufgedrückt. Wie in Fig. 50c gezeigt ist, wird der Rückstellimpuls 186 kurz vor der vorderen Kante des Zeichens erzeugt. Horizontale Signalkomponenten werden integriert, wenn die hintere Kante des Zeichens erreicht ist, und es wird angezeigt, ob entsprechende horizontale Linien vorhanden sind oder nicht. Die schrägen Linien können auch durch die Verwendung derselben Auffindungsschaltung aufgefunden werden. Fig. 30b zeigt die Schaltung zum Auffinden von vertikalen Linien. Tertikaie Linienauffindungssignale werden an eine der beiden Eingangsanschlüsse eines "Und"-Tores 181 gelegt und der Ausgang des Feldteilerkreises wird an den anderen Eingangsanschluß gelegt. Bin Eingangsanschluß 183 eines Integrators 182 ist mit dem Ausgangsanschluß des "tfnd^M-3!ores 181 verbunden und Rückstellimpulse 183 werden auf einen ( Eingangsanschluß 183 aufgedrückt» Wie in Fig. 30c gezeigt ist, werden die Rückstellimpulse 185 an dem Anfangspunkt der Abtastung erzeugt. Wie oben beschrieben wurde, wird bei der Auffindung der vertikalen Linie die Impulslänge des vertikalen Linienauffindungssignales für jede Abtastung aufgefunden. Wenn der Ausgang des Integrators 182 "1" während der Abtastung wird, wird das Ergebnis in einem Flip-Flop-Kreis 184 gespeichert. Ein Rückstellimpuls 186

wird auf den anderen EingangBanschluß des Plip-Flop-Kreises aufgedrückt. Deshalb wird das Ergebnis der Auffindung der vertikalen Linie gehalten, his der nächste Buchstabe ankommt. Wenn das Serausziehen der Merkmale vervollständigt ist, wird das Ergebnis zu der logischen Diekriminierechaltung übertragen. Ein bekanntes Diodentor kann als logische Diekriminierschal tung verwendet werden*

Wie oben beschrieben, können bei Anwendung der Erfindung viele strenge Bedingungen in der bekannten Strichauffindungsmethode ausgeschaltet werden und eine einfache und sehr zuverlässige Vorrichtung zum Erkennen von Zeichen kann geschaffen werden.

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Claims (2)

6/65 Patentansprüche

1. Mustererkennungsanordnung, gekennzeichnet durch, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Abtaatsignalen zum Abtasten des Linienmusters, das in horizontaler und vertikaler Richtung gelesen werden soll, durch eine Torrichtung zum Auffinden der ansteigenden und abfallenden Teile der Abtasteignale in zwei Richtungen» durch eine Vorrichtung zum Klassifizieren der Anstiegs*- und Abfalls-Auffindungssignale in Linienauffindungssignale durch die Neigungen der Linien, durch eine Vorrichtung zum Auffinden eines Feldes, indem ein Zeichen innerhalb des Feldes der Abtastsignale auftritt, und zum Einstellen einer Hehrzahl von Beobachtungsfeldern innerhalb dieses Feldes, durch eine Vorrichtung zum Zählen der Leitungsauffindungssignale, die durch die Neigungen der Linien innerhalb der Beobachtungsfelder klassifiziert werden, und zum Auffinden verschiedener Striche und durch eine Vorrichtung zum Diskriminieren des Linienmusters durch die Kombination der aufgefundenen Striche.

2. Mustererkennungsanordnung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Beobachten eines Musters in zwei verschiedenen Eichtungen in einer Ebene, in der das Muster vor·

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banden ist, und zum Erzeugen eines Anstiegsauffindungen signales zum Auffinden des Punktes des Wechsels you den leeren Seil zu dem gedruckten Teil in Bezug auf die beiden Richtungen und zum Erzeugen des Abstiege-Auffindungssignales zum Auffinden des Punktes des Wechsels von dem bedruckten Teil zu dem leeren Seil, durch eine Vorrichtung zum Klassifizieren der Anstiegs- und Abstiegsauffindungs- Jk signale in Bezug auf die beiden Richtungen in Linienauffindungssignale durch die Neigungen der Linien, durch eine Vorrichtung zum Auffinden eines Feldes, in öea ein Zeicltes innerhalb des Feldes der Abtastsignale vorhanden ist,und zum Einstellen einer Mehrzahl von Beobachtungsfeldern innerhalb des Feldes, durch eine Vorrichtung zum Zählen der Linienauffindungssignale, die durch die Neigungen der Linien innerhalb der Beobachtungsfelder klassifiziert sind, und zum Auffinden von verschiedenen Strichen und durch eine Vorrichtung zum Diskriminieren des Linienmusters durch die Kombination der aufgefundenen Striche.

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